Bazele chimiei: Ce este un tampon?

A tampon este un soluţie conținând fie o acid slab si este sare sau a bază slabă si este sare, care este rezistent la modificările din pH. Cu alte cuvinte, un tampon este o soluție apoasă a unui acid slab și a bazei sale conjugate sau a unei baze slabe și a acidului conjugat. Un tampon mai poate fi numit tampon de pH, soluție tampon de hidrogen sau soluție tampon.

Tampoanele sunt utilizate pentru a menține un pH stabil într-o soluție, deoarece acestea pot neutraliza cantități mici de acid suplimentar de bază. Pentru o soluție tampon dată, există o gamă de pH funcțională și o cantitate stabilită de acid sau bază care poate fi neutralizată înainte de modificarea pH-ului. Cantitatea de acid sau de bază care poate fi adăugată la un tampon înainte de a-și modifica pH-ul se numește capacitatea de tampon.

Ecuația Henderson-Hasselbalch poate fi utilizat pentru a măsura pH-ul aproximativ al unui tampon. Pentru a utiliza ecuația, în locul concentrației de echilibru se introduce concentrația inițială sau stoechiometrică.

Forma generală a unei reacții chimice tampon este:

HA ⇌ H⁺ + A⁻

• sânge - conține un sistem tampon bicarbonat
• Tampon TRIS
• Fosfat tampon

După cum s-a spus, tampoanele sunt utile pentru anumite valori ale pH-ului. De exemplu, aici este intervalul de pH al agenților de tamponare obișnuiți:

Când este pregătită o soluție tampon, pH-ul soluției este ajustat pentru a o atinge în intervalul corect efectiv. De obicei se adaugă un acid puternic, cum ar fi acidul clorhidric (HCl) pentru a scădea pH-ul tampoanelor acide. Se adaugă o bază puternică, cum ar fi soluția de hidroxid de sodiu (NaOH) pentru a crește pH-ul tampoanelor alcaline.

Pentru a înțelege cum funcționează un tampon, luați în considerare exemplul unei soluții tampon realizate prin dizolvarea acetatului de sodiu în acid acetic. Acidul acetic este (după cum puteți spune din nume) un acid: CH₃COOH, în timp ce acetatul de sodiu se disociază în soluție pentru a da baza conjugată, ionii de acetat de CH₃GÂNGURI^-. Ecuația pentru reacție este:

CH₃COOH (aq) + OH^-(aq) ⇆ CH₃GÂNGURI^-(aq) + H₂O (aq)

Dacă la această soluție se adaugă un acid puternic, ionul de acetat îl neutralizează:

CH₃GÂNGURI^-(aq) + H⁺(aq) ⇆ CH₃COOH (aq)

Aceasta modifică echilibrul reacției tampon inițiale, menținând pH-ul stabil. Pe de altă parte, o bază puternică ar reacționa cu acidul acetic.

Majoritatea tampoanelor funcționează pe un interval relativ mic de pH. O excepție este acidul citric, deoarece are trei valori pKa. Când un compus are mai multe valori pKa, o gamă de pH mai mare devine disponibilă pentru un tampon. Este de asemenea posibil să combinați tampoane, cu condiția ca valorile pKa ale acestora să fie apropiate (diferă cu 2 sau mai puțin) și să ajusteze pH-ul cu o bază puternică sau acid pentru a atinge intervalul necesar. De exemplu, tamponul McIvaine este preparat prin combinarea amestecurilor de Na₂PO₄ și acid citric. În funcție de raportul dintre compuși, tamponul poate fi eficient de la pH 3,0 până la 8,0. Un amestec de acidul citric, acidul boric, fosfatul monopotasic și acidul baril dietilic pot acoperi intervalul de pH de la 2,6 la 12!

• Un tampon este o soluție apoasă folosită pentru a menține pH-ul unei soluții aproape constant.
• Un tampon este format dintr-un acid slab și baza conjugată sau o bază slabă și acidul conjugat.
• Capacitatea tamponului este cantitatea de acid sau bază care poate fi adăugată înainte de modificarea pH-ului unui tampon.
• Un exemplu de soluție tampon este bicarbonatul în sânge, care menține pH-ul intern al organismului.

• Butler, J. N. (1964). Echilibrul ionic: o abordare matematică. Addison-Wesley. p. 151.
• Carmody, Walter R. (1961). "Serii tampon cu o gamă largă de preparate ușor". J. Chem. Educ. 38 (11): 559–560. doi:10.1021 / ed038p559
• Hulanicki, A. (1987). Reacțiile acizilor și bazelor în chimia analitică. Tradus de Masson, Mary R. Horwood. ISBN 0-85312-330-6.
• Mendham, J.; Denny, R. C.; Barnes, J. D.; Thomas, M. (2000). "Apendicele 5". Cartea de text a Vogel de analiză chimică cantitativă (Ediția a 5-a). Harlow: Pearson Education. ISBN 0-582-22628-7.
• Scorpion, R. (2000). Bazele acizilor, bazelor, tampoanelor și aplicarea lor la sisteme biochimice. ISBN 0-7872-7374-0.