Soluzione Tampone

Una soluzione tampone è una soluzione acquosa che resiste ai cambiamenti di pH quando vengono aggiunte piccole quantità di un acido forte o di una base forte. In altre parole, aiuta a mantenere il pH relativamente costante. Questa capacità di resistere alle variazioni di pH è fondamentale in molti processi chimici e biologici.

Composizione:

Una soluzione tampone è tipicamente composta da:

• Un acido debole e il suo sale (base coniugata)
• Una base debole e il suo sale (acido coniugato)

Meccanismo d'azione:

Il meccanismo d'azione di un tampone si basa sull'equilibrio tra l'acido debole (o la base debole) e la sua base (o acido) coniugata.

• Aggiunta di un acido forte: La base coniugata del tampone reagisce con l'acido aggiunto, neutralizzandolo e impedendo una significativa diminuzione del pH.
• Aggiunta di una base forte: L'acido debole del tampone reagisce con la base aggiunta, neutralizzandola e impedendo un significativo aumento del pH.

Esempio:

Un esempio comune è il tampone acido acetico/acetato. L'acido acetico (CH₃COOH) è un acido debole, mentre l'acetato (CH₃COO⁻) è la sua base coniugata (solitamente sotto forma di sale, come l'acetato di sodio CH₃COONa).

• Se si aggiunge un acido forte (es. HCl), l'acetato reagisce con l'acido, formando acido acetico e cloruro. L'aumento della concentrazione di acido acetico influisce meno sul pH rispetto all'acido forte aggiunto.
• Se si aggiunge una base forte (es. NaOH), l'acido acetico reagisce con la base, formando acetato e acqua. L'aumento della concentrazione di acetato influisce meno sul pH rispetto alla base forte aggiunta.

Capacità Tamponante:

La capacità tamponante indica la quantità di acido o base che un tampone può neutralizzare prima che il pH inizi a cambiare significativamente. La capacità tamponante dipende dalla concentrazione del tampone (maggiore è la concentrazione, maggiore è la capacità) e dal rapporto tra le concentrazioni dell'acido/base debole e il suo sale coniugato.

Importanza:

Le soluzioni tampone sono essenziali in molte applicazioni, tra cui:

• Sistemi biologici: Il sangue e i fluidi intracellulari contengono tamponi naturali (es. sistema bicarbonato, sistema fosfato, proteine) che mantengono il pH entro un intervallo stretto, essenziale per la funzione cellulare e enzimatica.
• Chimica analitica: I tamponi sono utilizzati per controllare il pH durante le reazioni chimiche e le titolazioni.
• Industria farmaceutica: I tamponi sono utilizzati per stabilizzare la formulazione dei farmaci.
• Agricoltura: I tamponi possono essere utilizzati per regolare il pH del suolo.

Calcolo del pH di un tampone:

Il pH di una soluzione tampone può essere calcolato utilizzando l'equazione di Henderson-Hasselbalch:

pH = pKa + log ([A⁻]/[HA])

dove:

• pKa è il logaritmo negativo della costante di dissociazione acida dell'acido debole.
• [A⁻] è la concentrazione della base coniugata.
• [HA] è la concentrazione dell'acido debole.