Contribuciones teóricas al concepto de capacidad buffer considerando especies insolubles y especies polinucleares en el sistema Público Deposited
In the present work a study of the behavior of buffer capacity with dilution (dil) for poly-donor systems is presented. The buffer capacity is analyzed when the pKa values of polyprotic acids are near and far between them. Furthermore, the effect of size of the system over the buffer capacity is also analyzed, as well as the effect of dilution on the poly-donor system. The present work aims to study the buffer capacity with dilution (dil) and buffer efficacy () in order to determine the exact conditions needed of a buffer to fulfill its function, which is to impose the pH values desired in a given system. The model developed to study the dil, allows to know the thermodynamic conditions of equilibrium of all species in a system; availing ourselves of this, it is possible to apply the model to determine different equilibrium properties with its chemical composition in an acid-base titration of Brønsted knowing the functional relationship between the property and the chemical composition of the system. Some methods for determining equilibrium properties can be: Conductimetry, Spectrophotometry, among others. The titration curve and dil of saturated solutions is studied, analyzing the pH range in which there is a condensed phase (solid or liquid), and compared with unsaturated solutions. Solutions of Cr(VI) at different concentrations are titrated with NaOH in order to study the effect of dichromate ion, Cr₂O₇ ²¯ , on the dil. In addition, a series of experiments is conducted to check what you get in the theory
En el presente trabajo se estudia el comportamiento de la capacidad buffer con efecto de dilución (dil) de sistemas polidonadores. La dilse analiza cuando los valores de pKₐ de los ácidos polipróticos están cercanos o alejados entre ellos. También se analiza el efecto del tamaño del sistema sobre dil, así como el efecto de dilución en el sistema polidonador. El presente trabajo tiene como objetivo estudiar la capacidad buffer con dilución (dil) y la eficacia buffer () con el fin de determinar las condiciones útiles necesarios para que un buffer cumpla su función, que es imponer un valor de pH deseado en un sistema de interés. El modelo que se desarrolla para estudiar dil, permite conocer las condiciones termodinámicas de equilibrio de todas las especies en un sistema, valiéndonos de esto, es posible aplicar el modelo para determinar diferentes propiedades de equilibrio con su composición química conociendo la relación funcional entre la propiedad y la composición química. Algunos métodos para la determinación de propiedades de equilibrio pueden ser: Conductimetría, Espectrofotometría, etc. Se estudia la curva de valoración y dil de soluciones saturadas, analizando el intervalo de pH en el que existe una fase condensada (sólida o líquida) y se compara con soluciones insaturadas. Soluciones de Cr(VI) a diferentes concentraciones se valoran con NaOH con la finalidad de estudiar el efecto del ion dicromato, Cr₂O₇ ²¯ , sobre dil. Además, se lleva a cabo una serie de experimentos para comprobar lo que se obtiene en la teoría. A continuación, se describe brevemente el contenido de cada uno de los capítulos que conforman esta tesis. Capítulo 1: ANTECEDENTES. Se hace una recopilación de los trabajos reportados en la literatura que tratan sobre capacidad buffer. Capítulo 2: ESTUDIO DE CURVAS DE VALORACIÓN Y DE CAPACIDAD BUFFER DE MEZCLAS DE SISTEMAS POLIDONADORES EN SOLUCIÓN: pH=f(V) y βdil.. En este apartado se establece un modelo termodinámico general para estudiar curvas de valoración y la capacidad buffer de diversas soluciones acuosas variando la naturaleza del sistema polidonador, el tipo de especies de un mismo sistema polidonador, la concentración de estas especies manteniendo una misma concentración total del sistema; y variando la concentración total del sistema polidonador. Además se estudia el efecto de la concentración del sistema buffer sobre βdil. Se comprueba el modelo termodinámico propuesto ajustando datos experimentales del buffer de Britton-Robinson al modelo. Capítulo 3: EFICACIA BUFFER DE UN SISTEMA BUFFER: . Se propone un índice para establecer las condiciones útiles de un sistema buffer para que logre fijar el pH de un sistema de interés donde la cantidad agregada de base fuerte o ácido fuerte provoque un cambio de sólo una décima de pH. Capítulo 4: APLICACIÓN DEL MODELO PARA DETERMINAR DIFERENTES PROPIEDADES DE EQUILIBRIO CON SU COMPOSICIÓN QUÍMICA EN UNA VALORACIÓN ÁCIDO-BASE DE BRØNSTED. Aquí se estudian diferentes propiedades de equilibrio como la conductividad y la absorbancia, a partir de la relación funcional entre la propiedad y la composición química del sistema. Capítulo 5: ESTUDIO DE LA CAPACIDAD BUFFER BAJO CONDICIONES DE SATURACIÓN. Se establece un modelo termodinámico para estudiar soluciones saturadas en una especie de un sistema polidonador. Capítulo 6: ESTUDIO DE LA CAPACIDAD BUFFER CONSIDERANDO ESPECIES POLINUCLEARES. Se estudia el sistema de Cr(VI) a diferentes concentraciones de cromo total, con la finalidad de analizar el efecto que causa la existencia de la especie dimérica, Cr₂O₇ ²¯. CONCLUSIONES Y PERSPECTIVAS: En este apartado se mencionan las conclusiones, perspectivas y limitaciones que se obtienen al desarrollar este trabajo de tesis. Apéndice A: SIMULADORES DE CURVAS EN HOJAS DE CÁLCULO DE EXCEL: pH=f(V), dpH/dV=f(V), dil=f(pH), κ=f(V), etc. En este apéndice se muestran los simuladores de los diferentes tipos de curvas que se muestran en todo el trabajo de tesis, los cuales están hechos en varias hojas de cálculo de Excel de la suite Office de Microsoft®. Apéndice B: MÉTODO DE GASTON CHARLOT PARA EL ESTUDIO DE LOS EQUILIBRIOS QUÍMICOS EN SOLUCIÓN ACUOSA. Se muestra el método Gaston Charlot para el estudio de los equilibrios en solución para tener explicar lo que sucede químicamente durante las valoraciones ácido-base; esto se presenta, debido a que el modelo termodinámico que se presenta a lo largo de este trabajo, no interpreta el proceso químico. Pero cabe señalar que éste modelo tiene gran poder de cálculo en velocidad, y precisión, a pesar de que la complejidad matemática sea demasiado laboriosa, además de que es aplicable a sistemas complejos de hasta n número de protones de un sistema polidonador y mezclas entre ellos. Apéndice C: CORRECCIÓN DEL pH EXPERIMENTAL. Aquí se muestra la forma en que se corrigen los datos de pH medidos, corrigiendo el error sistemático por no imponer la temperatura a 298.15 K. La corrección se hace mediante la curva de =f(pHcorr). REFERENCIAS. Se presenta la bibliografía revisada para la elaboración de este proyecto de investigación doctoral.
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