Concetti Chiave
- I liquidi corporei, come il sangue e la saliva, mantengono un pH costante per garantire il corretto funzionamento dell'organismo.
- Il pH del terreno deve rimanere stabile per permettere il corretto svolgimento dei processi biologici nelle piante.
- I sistemi tampone negli esseri viventi sono soluzioni che stabilizzano il pH, anche con l'aggiunta di acidi o basi forti.
- Un esempio di sistema tampone è la soluzione di acido acetico e acetato di sodio, che regola l'equilibrio del pH.
- L'efficacia di un tampone è massima quando il pH è uguale al pKa, mantenendo la stabilità anche con piccole variazioni di concentrazione degli ioni.
Indice
Importanza del pH nei liquidi corporei
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.
Sistemi tampone negli esseri viventi
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’’.
Esperimento con acido acetico e acetato di sodio
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.
Reazioni chimiche nei sistemi tampone
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.
Efficacia dei tamponi e pH
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.
Domande da interrogazione
- Perché il pH nei liquidi corporei è così importante?
- Cosa sono i sistemi tampone e quale ruolo svolgono negli esseri viventi?
- Come funziona l'esperimento con acido acetico e acetato di sodio per spiegare i sistemi tampone?
- Qual è l'efficacia di un tampone e come si determina?
- Come si può verificare se una soluzione è tampone?
Il pH nei liquidi corporei, come il sangue e la saliva, deve rimanere costante per garantire il corretto funzionamento dell'organismo; anche una minima variazione può compromettere la salute o portare al decesso.
I sistemi tampone sono soluzioni di coppie coniugate acido debole-base debole che mantengono costante il pH, anche dopo l'aggiunta di piccole quantità di acidi o basi forti, garantendo così l'equilibrio chimico necessario per la vita.
Nell'esperimento, l'acido acetico (acido debole) e l'acetato di sodio (elettrolita forte) formano un sistema tampone che reagisce con ioni idronio e ioni ossidrile, mantenendo il pH della soluzione pressoché costante.
L'efficacia di un tampone è massima quando il pH è uguale a pKa, ovvero quando le concentrazioni delle specie acido-base coniugate sono uguali; rimane comunque buona nell'intervallo pH = pKa ± 1.
Si verifica se la quantità di NaOH è inferiore a quella dell'acido; se sono uguali, c'è solo il sale, mentre se NaOH è maggiore, la soluzione contiene il sale e un eccesso di ioni OH-, influenzando il pH finale.
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