Qué hace esta calculadora
Una disolución tampón (o reguladora) amortigua los cambios de pH porque contiene un ácido débil (HA) y su base conjugada (A⁻) en equilibrio. Esta herramienta te indica con exactitud qué cantidad de cada especie debes combinar para alcanzar el pH deseado a una concentración total y un volumen determinados. Funciona con cualquier par ácido–base conjugado (acetato, fosfato, Tris, carbonato, citrato y muchos más), siempre que conozcas el pKa correspondiente.
La fórmula explicada
La ecuación de Henderson-Hasselbalch establece que \(\text{pH} = \text{pKa} + \log_{10}([A^-]/[HA])\). Si la reordenamos para despejar la proporción, obtenemos \(r = [A^-]/[HA] = 10^{\text{pH} - \text{pKa}}\). Una vez conocida \(r\), la concentración total del tampón \(C\) se reparte de modo que la fracción de base conjugada es \(r/(1+r)\) y la fracción de ácido es \(1/(1+r)\). Al multiplicar cada concentración por el volumen objetivo \(V\) se obtiene el número de moles que necesitas pesar o pipetear.
$$\begin{gathered} n_{A^-} = C_{\text{total}} \cdot V \cdot \frac{R}{1+R}, \qquad n_{HA} = C_{\text{total}} \cdot V \cdot \frac{1}{1+R} \\[1.5em] \text{where}\quad \left\{ \begin{aligned} R &= 10^{\,\text{pH} - \text{pKa}} \\ C_{\text{total}} &= \text{Total Conc (mol/L)} \\ V &= \text{Volume (L)} \end{aligned} \right. \end{gathered}$$
Cómo usarla
Introduce el pH objetivo, el pKa del ácido débil, la molaridad total que deseas para el tampón y el volumen que vas a preparar. La calculadora te devuelve la proporción \([A^-]/[HA]\), la concentración de cada componente, los moles necesarios y el porcentaje que representa cada especie dentro del tampón. Elige un pKa que esté dentro de aproximadamente ±1 unidad de pH respecto a tu objetivo para conseguir una buena capacidad amortiguadora.
Ejemplo resuelto
Imagina que quieres preparar 1 L de un tampón fosfato 0,1 M a pH 7,4 usando un pKa de 7,21. La proporción \(= 10^{7{,}4 - 7{,}21} = 10^{0{,}19} \approx 1{,}549\). La fracción de base es \(1{,}549/2{,}549 \approx 0{,}6077\), así que \([A^-] \approx 0{,}0608\ \text{M}\) (0,0608 mol) y \([HA] \approx 0{,}0392\ \text{M}\) (0,0392 mol). Disuelve esas cantidades juntas y enrasa hasta 1 L.
Preguntas frecuentes
¿Qué pKa debo usar para un ácido poliprótico? Utiliza el pKa más cercano a tu pH objetivo. El fosfato en torno a pH 7 emplea el \(\text{pKa}_2 \approx 7{,}21\).
¿Tiene en cuenta la fuerza iónica? No: se basa en el comportamiento ideal de Henderson-Hasselbalch. Para un trabajo preciso, comprueba el resultado con un pH-metro calibrado y ajusta lo necesario.
¿Puedo usar gramos en lugar de moles? Multiplica los moles obtenidos por la masa molar de cada sal para saber cuántos gramos pesar.
