Soluzione tampone: coppia tra acido e base

Soluzione tampone

I liquidi del corpo umano come ad esempio il sangue o anche la saliva, mantengono costante il loro ph durante tutta la vita, per il semplice fatto che anche una minima variazione potrebbe compromettere un corretto funzionamento dell'organismo o può addirittura portare al decesso dell'essere vivente.
Anche nel campo del terreno è importante che il sia pH resti costante durante il tempo perché, così come gli esseri viventi, anche le piante hanno bisogno di processi biologici che avvengono soltanto attraverso il mantenimento di un livello di ph pressoché costante.
Negli esseri viventi, ugualmente a come accade in natura, il livello di ph viene mantenuto ad un livello costante grazie a quelli che sono chiamati sistemi tampone.
Per definizione ‘’Un sistema tampone è costituito da una soluzione di una coppia coniugata acido debole-base debole; essa mantiene costante il ph anche dopo l'aggiunta di piccole quantità di acido forte o di una base forte’’.
Per rendere meglio il concetto possiamo spiegare il sistema tampone attraverso un esperimento in cui abbiamo una soluzione contenente acido acetico e acetato di sodio. Il primo elemento, ovvero l'acido acetico può rappresentare l'acido debole che in acqua è poco dissociato, mentre il secondo, ovvero l'acetato di sodio, è un elettrolita forte che in acqua è dissociato quasi completamente in ioni acetato e ioni sodio.

Il sistema CH3COOH/CH3COO- è rappresentato dall'equilibrio: CH3COOH+H2O→CH3COO- + H3O+
La costante a cui si fa riferimento è: Ka=CH3COOH- ∙ H3O+/CH3COOH
Una soluzione tampone è in grado di reagire sia con gli ioni idronio sia con gli ioni ossidrile: questi vengono sequestrati dall'una o dall’altra forma della coppia coniugata e il PH della soluzione non varia significativamente.
Possiamo, a questo punto dire, che l'aggiunta di HCl e, di conseguenza, l'aggiunta di ioni idronio H3O+, seppur in piccolissime quantità provoca lo spostamento dell'equilibrio del fluido verso sinistra. In questo modo gli ioni H3O+ che vengono aggiunti si trasformano in acido acetico indissociato e il ph della soluzione ha una variazione minima.
Attraverso lo stesso identico meccanismo si aggiungono alla soluzione ioni idrossido OH-, questi reagiscono con l'acido acetico, che si trasforma in un ione acetato e H2O.
Anche nella condizione in cui si aggiunge una base forte non si ha una variazione considerevole del pH. Chimicamente l'efficacia di un tampone è massima quando il ph è uguale a pKa. Tale considerazione non significa altro che l'efficacia di un tampone è massima quando le due specie della coppia acido-base coniugata sono presenti nella stessa concentrazione. L'efficacia di un tampone si mantiene comunque buona nell'intervallo in cui il pH è uguale a pKa± 1.
Per capire se si tratta di una soluzione tampone basta vedere se la quantità di NaOH è inferiore alla quantità dell’acido acido. Se le due quantità sono uguali, nella nostra soluzione c'è soltanto il sale che dà idrolisi; se la quantità di NaOH è maggiore a quella dell’acido, la soluzione contiene il sale e un eccesso di ioni OH-. Proprio da questi ioni dipenderà il ph dell’intera soluzione.