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00:00:00,000 --> 00:00:18,000
Hola a todos, en este vídeo os voy a explicar las disoluciones amortiguadoras también conocidas

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00:00:18,000 --> 00:00:23,000
como disoluciones reguladoras, disoluciones tampón o buffers.

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00:00:23,000 --> 00:00:28,000
En estas disoluciones lo que ocurre es que aunque añadamos una pequeña cantidad de

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00:00:28,000 --> 00:00:36,000
ácido o una pequeña cantidad de base, su pH apenas se va a modificar.

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00:00:36,000 --> 00:00:45,000
Por ejemplo, la sangre es una disolución amortiguadora cuyo pH está entre 7,35 y 7,45

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00:00:45,000 --> 00:00:51,000
y si nos vamos unas décimas por arriba o unas décimas por abajo, es decir, a un pH

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00:00:51,000 --> 00:00:58,000
cercano a 7 o a un pH cercano a 8, podría ocasionarnos la muerte.

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00:00:58,000 --> 00:01:05,000
Por ello, es importantísimo que la sangre regule el pH y lo mantenga en ese rango.

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00:01:05,000 --> 00:01:11,000
Sin embargo, si nosotros tomamos un vaso de agua y le añadimos un ácido, el pH va a

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00:01:11,000 --> 00:01:13,000
bajar muchísimo.

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00:01:13,000 --> 00:01:20,000
Si en ese vaso de agua hubiéramos añadido una base, el pH subiría mucho.

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00:01:20,000 --> 00:01:28,000
Entonces, ¿cómo consigue la sangre mantener el pH en el rango que mencionamos anteriormente?

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00:01:28,000 --> 00:01:35,000
Pues lo consigue porque tiene un ácido débil y su base conjugada, de tal modo que si nosotros

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00:01:35,000 --> 00:01:43,000
añadimos una pequeña cantidad de base, el ácido va a reaccionar y lo neutraliza.

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00:01:43,000 --> 00:01:51,000
Sin embargo, si añadimos una cierta cantidad de ácido, va a ser la base la que reacciona

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00:01:51,000 --> 00:01:54,000
y lo va a neutralizar.

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00:01:54,000 --> 00:02:00,000
A continuación, vamos a ver los dos tipos en los que podemos clasificar las disoluciones

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00:02:00,000 --> 00:02:06,000
amortiguadoras y vamos a ver también a qué pHs son eficaces.

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00:02:06,000 --> 00:02:14,000
Porque una disolución que regule a pH 5 no va a poder regular, por ejemplo, a pH 9 y

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00:02:14,000 --> 00:02:22,000
una que regula, por ejemplo, a pH 10 no va a ser buena para regular a pH 4, por lo que

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00:02:22,000 --> 00:02:30,000
podríamos decir que cada una tiene su pH óptimo al cual regula.

21
00:02:30,000 --> 00:02:33,000
Vamos a ver primero la clasificación.

22
00:02:33,000 --> 00:02:40,000
Tenemos disoluciones amortiguadoras de ácido débil y sal de su base conjugada, pero también

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00:02:40,000 --> 00:02:47,000
disoluciones amortiguadoras de base débil y sal de su ácido conjugada, es decir, son

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00:02:47,000 --> 00:02:52,000
especies débiles y tiene que haber también en la disolución su especie conjugada.

25
00:02:52,000 --> 00:02:59,000
Vamos a poner a continuación un ejemplo para cada una de ellas.

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00:02:59,000 --> 00:03:07,000
Vamos a comenzar con las disoluciones amortiguadoras de ácido débil y sal de su base conjugada.

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00:03:07,000 --> 00:03:13,000
Como ácido débil, vamos a poner, por ejemplo, el ácido acélico acompañado de su base

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00:03:13,000 --> 00:03:21,000
conjugada, que es el CH3COO-, pero como lo tenemos que añadir en forma de sal, vamos

29
00:03:21,000 --> 00:03:27,000
a poner, por ejemplo, CH3COONA.

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00:03:27,000 --> 00:03:33,000
Cuando lo juntamos en agua, el acetato de sodio se va a disociar en sus iones y va a

31
00:03:33,000 --> 00:03:41,000
dar lugar al ión acetato, es decir, a la base conjugada.

32
00:03:41,000 --> 00:03:47,000
Como ves, el acetato de sodio da lugar al ión acetato, que es el que nos va a interesar

33
00:03:47,000 --> 00:03:52,000
para la disolución amortiguadora, y al cación sodio.

34
00:03:52,000 --> 00:03:59,000
Este cación sodio proviene de una base fuerte, el hidróxido de sodio, y por tanto no va

35
00:03:59,000 --> 00:04:04,000
a reaccionar con el agua y no nos va a influir en el pH.

36
00:04:04,000 --> 00:04:10,000
Cabe mencionar que del ácido débil y su base conjugada, habremos añadido cantidades

37
00:04:10,000 --> 00:04:19,000
muy similares para que se establezca un equilibrio químico y, por tanto, un sistema tampón.

38
00:04:19,000 --> 00:04:22,000
A continuación os muestro el equilibrio químico.

39
00:04:22,000 --> 00:04:27,000
Como podéis ver, os he puesto también la constante de ácidez.

40
00:04:27,000 --> 00:04:35,000
Esta va a ser importantísima para calcular el pH óptimo al que regula esta disolución.

41
00:04:35,000 --> 00:04:41,000
Recuerda, como acabamos de decir, que inicialmente teníamos que poner una pequeña cantidad

42
00:04:41,000 --> 00:04:48,000
de ácido débil y una cierta cantidad de base conjugada, y cuanto más similares fueran

43
00:04:48,000 --> 00:04:55,000
estas cantidades, más eficaz va a ser el sistema tampón.

44
00:04:55,000 --> 00:05:00,000
En las disoluciones de ácidos que hemos visto en los problemas hasta ahora, en ninguno de

45
00:05:00,000 --> 00:05:07,000
ellos añadimos su base conjugada, por tanto, no eran disoluciones tampón, ya que aunque

46
00:05:07,000 --> 00:05:14,000
el ácido en agua se disociara una pequeña parte, la cantidad de ácido y de base conjugada

47
00:05:14,000 --> 00:05:19,000
iba a ser muy dispar y, por tanto, ya no sería un sistema tampón.

48
00:05:19,000 --> 00:05:21,000
¿Y qué ocurre ahora?

49
00:05:21,000 --> 00:05:24,000
¿Cómo funciona un sistema tampón?

50
00:05:24,000 --> 00:05:28,000
¿Cómo es capaz de regular el pH?

51
00:05:28,000 --> 00:05:34,000
Pues bien, como hemos conseguido un equilibrio químico, teóricamente esta reacción no

52
00:05:34,000 --> 00:05:36,000
se desplazaría hacia ningún lado.

53
00:05:36,000 --> 00:05:38,000
¿Qué es lo que va a ocurrir ahora?

54
00:05:38,000 --> 00:05:44,000
Lo que va a ocurrir es que nosotros vamos a añadir una pequeña cantidad de ácido,

55
00:05:44,000 --> 00:05:50,000
lo que supone aumentar la concentración de H3O+.

56
00:05:50,000 --> 00:05:56,000
Esto nos haría pensar que en la disolución tendría que ser más ácida, pero como es

57
00:05:56,000 --> 00:06:03,000
una disolución amortiguadora, de alguna forma, de alguna manera, va a bajar esa concentración

58
00:06:03,000 --> 00:06:06,000
de H3O+.

59
00:06:06,000 --> 00:06:10,000
¿Cómo ocurre esto?

60
00:06:10,000 --> 00:06:17,000
Esto nos lo explica el principio de Le Chatelier, que nos dice que si un sistema se encuentra

61
00:06:17,000 --> 00:06:25,000
en equilibrio químico y sufre una modificación, el sistema va a evolucionar para contrarrestar

62
00:06:25,000 --> 00:06:27,000
dicha modificación.

63
00:06:27,000 --> 00:06:35,000
Es decir, que si ha aumentado la concentración de H3O+, el sistema va a evolucionar para

64
00:06:35,000 --> 00:06:36,000
bajarlo.

65
00:06:36,000 --> 00:06:38,000
¿Cómo lo va a hacer?

66
00:06:38,000 --> 00:06:46,000
Haciendo que se desplace hacia la izquierda, así el H3O+, el exceso que habíamos añadido,

67
00:06:46,000 --> 00:06:52,000
va a reaccionar con la base y va a formar el ácido débil y ácido.

68
00:06:52,000 --> 00:07:00,000
De esta forma, el H3O+, se va a mantener más o menos como estaba anteriormente.

69
00:07:00,000 --> 00:07:07,000
Por tanto, si nosotros añadimos un ácido, como hemos hecho ahora, la base va a reaccionar

70
00:07:07,000 --> 00:07:08,000
para neutralizar.

71
00:07:08,000 --> 00:07:17,000
Si en vez de un ácido, hubiéramos añadido una base, aumentarían los OH- en la disolución

72
00:07:17,000 --> 00:07:24,000
y por tanto, podríamos pensar que el pH sería más básico que antes.

73
00:07:24,000 --> 00:07:33,000
Sin embargo, lo que ocurre es que el OH- añadido y el H3O+, van a reaccionar y se neutralizan,

74
00:07:33,000 --> 00:07:36,000
en este caso formando agua.

75
00:07:36,000 --> 00:07:46,000
Al formarse agua, se ha retirado H3O+, y el sistema, nuevamente por el principio del echatelier,

76
00:07:46,000 --> 00:07:52,000
tiende a contrarrestar esta modificación, es decir, en este caso, tiende a aumentar

77
00:07:52,000 --> 00:07:55,000
la concentración de H3O+.

78
00:07:55,000 --> 00:07:56,000
¿Cómo?

79
00:07:56,000 --> 00:07:59,000
¿Cómo hace esto?

80
00:07:59,000 --> 00:08:05,000
Desplazando el equilibrio hacia la derecha, es decir, reaccionando el ácido débil con

81
00:08:05,000 --> 00:08:12,000
el agua y aumentando la concentración de H3O+, y de la base conjugada.

82
00:08:12,000 --> 00:08:18,000
Cuando se equipara con la que había antes, el pH se mantiene constante.

83
00:08:18,000 --> 00:08:24,000
En resumen, si añadimos una base, el que reacciona es el ácido para contrarrestar

84
00:08:24,000 --> 00:08:27,000
el exceso de esa base.

85
00:08:27,000 --> 00:08:35,000
Con lo que hemos comentado hasta ahora, hemos visto cómo funciona un sistema tampón.

86
00:08:35,000 --> 00:08:42,000
Vamos a ver ahora cómo funciona una disolución amortiguadora de base débil y la sal de su

87
00:08:42,000 --> 00:08:49,000
ácido conjugado, y por último, os enseñaré a calcular el pH en el cual regulan de forma

88
00:08:49,000 --> 00:08:50,000
óptima.

89
00:08:50,000 --> 00:08:57,000
Para este ejemplo, vamos a utilizar el amoníaco y la sal de su ácido conjugado, el cloruro

90
00:08:57,000 --> 00:08:59,000
de amonio.

91
00:08:59,000 --> 00:09:06,000
El cloruro de amonio se disocia en sus iones, que son el ión amonio y el ión cloruro,

92
00:09:06,000 --> 00:09:11,000
que al provenir de un ácido fuerte, no va a reaccionar con el agua y no nos va a molestar

93
00:09:11,000 --> 00:09:13,000
en nuestra disolución.

94
00:09:13,000 --> 00:09:19,000
Como veis, ahora se establece el equilibrio entre la base y el ácido.

95
00:09:19,000 --> 00:09:24,000
Al igual que antes, ponemos concentraciones similares tanto del amoníaco como del ión

96
00:09:24,000 --> 00:09:26,000
amonio.

97
00:09:26,000 --> 00:09:32,000
Cuanto más altas sean esas concentraciones y más parecidas, más eficaz será el sistema

98
00:09:32,000 --> 00:09:33,000
tampón.

99
00:09:34,000 --> 00:09:42,000
Tras establecerse el equilibrio y reaccionar parcialmente, se va a formar OH-.

100
00:09:42,000 --> 00:09:50,000
Si ahora, por ejemplo, añadimos un ácido, estamos añadiendo H3O más al medio.

101
00:09:50,000 --> 00:09:57,000
Se va a neutralizar con los OH- y, por tanto, la concentración de éste va a disminuir.

102
00:09:57,000 --> 00:09:59,000
¿Qué hace el sistema ahora?

103
00:09:59,000 --> 00:10:03,000
Pues por el principio de Le Chatelier, tiende a aumentarla.

104
00:10:03,000 --> 00:10:04,000
¿Cómo?

105
00:10:04,000 --> 00:10:09,000
Haciendo que el sistema se desplace hacia la derecha, aumentando la concentración de

106
00:10:09,000 --> 00:10:12,000
OH- que había bajado.

107
00:10:12,000 --> 00:10:18,000
De esta forma, al recuperar una concentración similar a la que antes tenía, vamos a mantener

108
00:10:18,000 --> 00:10:21,000
el pH constante.

109
00:10:21,000 --> 00:10:27,000
Si por el contrario, en vez de un ácido lo que añadimos es una base, va a aumentar la

110
00:10:27,000 --> 00:10:30,000
concentración de OH-.

111
00:10:30,000 --> 00:10:34,000
Lo que va a ocurrir es que el sistema tiende a disminuirla.

112
00:10:34,000 --> 00:10:37,000
¿Cómo lo va a hacer?

113
00:10:37,000 --> 00:10:42,000
Yendo hacia la izquierda, es decir, se va a desplazar la reacción hacia la izquierda,

114
00:10:42,000 --> 00:10:44,000
formándose agua y amonía.

115
00:10:44,000 --> 00:10:50,000
De esta forma, disminuye la concentración de OH-, manteniéndose similar a como estaba

116
00:10:50,000 --> 00:10:56,000
antes y manteniéndose nuevamente el pH constante.

117
00:10:56,000 --> 00:11:05,000
Vamos a ver ahora a qué pH estas soluciones son más eficaces.

118
00:11:05,000 --> 00:11:09,000
Para ello, nos vamos a apoyar en la ecuación de Henderson-Hasselbalch, con la cual vamos

119
00:11:09,000 --> 00:11:13,000
a calcular el pH de las disoluciones.

120
00:11:13,000 --> 00:11:18,000
En primer lugar, vamos a comenzar poniendo la constante de acidez y su expresión.

121
00:11:18,000 --> 00:11:23,000
Y ahora, como decimos que queremos calcular el pH, que es igual al menos logaritmo de

122
00:11:23,000 --> 00:11:30,000
la concentración de H3O+, lo que vamos a hacer es despejar esta concentración.

123
00:11:30,000 --> 00:11:34,000
Como podéis ver en la pantalla, ya lo tenemos.

124
00:11:34,000 --> 00:11:39,000
Ahora lo que vamos a hacer es introducir el menos logaritmo, pero ten cuidado porque debes

125
00:11:39,000 --> 00:11:43,000
ponerlo en los dos lados de la ecuación.

126
00:11:43,000 --> 00:11:47,000
Teniendo en cuenta las propiedades de los logaritmos, la ecuación nos queda de la siguiente

127
00:11:47,000 --> 00:11:49,000
forma.

128
00:11:49,000 --> 00:11:55,000
Para simplificar un poco más la ecuación, lo que podemos hacer son un par de cosas más.

129
00:11:55,000 --> 00:12:00,000
Por un lado, el menos logaritmo de la constante de acidez es lo mismo que pKa.

130
00:12:00,000 --> 00:12:05,000
Y en la última parte, para que el logaritmo nos quede positivo, podemos darle la vuelta

131
00:12:05,000 --> 00:12:06,000
a la fracción.

132
00:12:06,000 --> 00:12:14,000
De esta forma ya tendríamos la ecuación de Henderson-Hasselbalch para calcular el pH

133
00:12:14,000 --> 00:12:19,000
en el caso concreto del ión acetato y del ácido acético.

134
00:12:19,000 --> 00:12:27,000
Si seguimos con nuestro ejemplo, pondríamos que pH es igual a pKa, que es el menos logaritmo

135
00:12:27,000 --> 00:12:34,000
de la constante de acidez, y ahora tendríamos que poner más el logaritmo del cociente de

136
00:12:34,000 --> 00:12:38,000
las concentraciones iniciales.

137
00:12:38,000 --> 00:12:44,000
Recordaros que yo os dije desde el principio que cuando más eficiente es este tampón

138
00:12:44,000 --> 00:12:47,000
es cuando las concentraciones son iguales.

139
00:12:47,000 --> 00:12:50,000
¿Qué ocurre si son iguales?

140
00:12:50,000 --> 00:12:54,000
Por ejemplo, 7 y 7, 8 y 8, 10 y 10.

141
00:12:54,000 --> 00:13:02,000
En cualquiera de estos casos, el cociente será 1 y el logaritmo de 1 siempre es 0,

142
00:13:02,000 --> 00:13:09,000
con lo cual, si estas dos concentraciones son iguales, nos dará aquí más 0.

143
00:13:09,000 --> 00:13:14,000
Y este es el caso en el cual la regulación del pH es más eficaz.

144
00:13:14,000 --> 00:13:19,000
Si hacéis esta cuenta, el resultado nos da aproximadamente 4,74.

145
00:13:19,000 --> 00:13:21,000
¿Qué quiere decir esto?

146
00:13:21,000 --> 00:13:31,000
Que esta disolución va a ser buena para regular a pHs parecidos, próximos a 4,74, pero por

147
00:13:31,000 --> 00:13:37,000
ejemplo, no nos va a valer para regular a un pH de 7.

148
00:13:37,000 --> 00:13:43,000
Si nosotros queremos mantener el pH de la sangre en torno a 7,35, no nos va a valer

149
00:13:43,000 --> 00:13:44,000
esta disolución.

150
00:13:44,000 --> 00:13:54,000
Si bien es cierto que el pH de 4,74 que hemos calculado, lo podemos modificar un poquito

151
00:13:54,000 --> 00:13:57,000
hacia arriba o un poquito hacia abajo.

152
00:13:57,000 --> 00:14:00,000
¿Cómo lo podemos hacer?

153
00:14:00,000 --> 00:14:05,000
Modificando las cantidades iniciales para que el logaritmo del cociente no valga 0.

154
00:14:05,000 --> 00:14:07,000
¿Cómo podemos hacer esto?

155
00:14:07,000 --> 00:14:12,000
Si la concentración de ácido es un poco mayor que la de base, lo que va a pasar es

156
00:14:12,000 --> 00:14:19,000
que el pH va a ser un poquito más ácido, es decir, un poco más bajo, mientras que

157
00:14:19,000 --> 00:14:25,000
si añadimos un poco más de base que de ácido, el pH va a subir un poco.

158
00:14:25,000 --> 00:14:33,000
De esta forma podremos regular a pHs que rondan el 4,74, pero que no son exactamente

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00:14:33,000 --> 00:14:37,000
4,74.

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00:14:37,000 --> 00:14:43,000
Si os fijáis, lo que hemos hecho hasta ahora nos sirve para calcular el pH de esta reacción

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00:14:43,000 --> 00:14:49,000
en concreto, del ejemplo en concreto con el que hemos estado trabajando, pero la ecuación

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00:14:49,000 --> 00:14:55,000
de Henderson-Hasselbalch es una ecuación genérica, y para generalizarla lo que vamos

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00:14:55,000 --> 00:15:04,000
a hacer es saber que esto es una base y esto es un ácido.

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00:15:04,000 --> 00:15:09,000
Esto que os pongo aquí es la ecuación de Henderson-Hasselbalch generalizada.

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00:15:09,000 --> 00:15:16,000
Os va a servir para cualquier reacción y no únicamente la de este ejemplo, incluyendo

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00:15:16,000 --> 00:15:23,000
también las soluciones amortiguadoras de base débil y sal de su ácido conjugado,

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00:15:23,000 --> 00:15:29,000
con la única diferencia de que en estas últimas reacciones tendríamos KB y tendríamos que

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00:15:29,000 --> 00:15:34,000
calcular la KA para meter el dato en la ecuación.

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00:15:34,000 --> 00:15:45,000
Lo haríamos con la fórmula de KA por KB es igual a 10 a la menos 14.

170
00:15:45,000 --> 00:15:52,000
En el ejemplo que hemos visto, si calculamos la KA con los datos que nos daban de KB nos

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00:15:52,000 --> 00:16:01,000
da 5,5 por 10 a la menos 10, dato que ya podemos introducir en la ecuación de Henderson-Hasselbalch,

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00:16:01,000 --> 00:16:08,000
más el logaritmo de la concentración de la base, que era NH3, dividido entre la concentración

173
00:16:08,000 --> 00:16:12,000
del ácido, que era NH4.

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00:16:12,000 --> 00:16:18,000
Si calculamos el pH óptimo, es decir, que ambas concentraciones sean iguales, nos va

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00:16:18,000 --> 00:16:22,000
a dar un pH aproximado de 9,24.

176
00:16:22,000 --> 00:16:29,000
Por lo tanto, si yo quiero regular a un pH de 9, utilizaré esta disolución y no la

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00:16:29,000 --> 00:16:32,000
del primer ejemplo que vimos.

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00:16:32,000 --> 00:16:38,000
En resumen, en este vídeo hemos visto qué son las disoluciones amortiguadoras, los dos

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00:16:38,000 --> 00:16:45,000
tipos en los que las podemos clasificar y cómo calcular el pH al cual van a regular

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00:16:45,000 --> 00:16:46,000
de forma óptima.