9.13 Tamponi
Esistono soluzioni particolari che hanno la caratteristica di mantenere costante il pH anche se intervengono aggiunte di un acido o di una base.
Il sangue è un esempio di soluzione tamponata. Il pH del sangue umano è 7,4.
L’aggiunta di 0,010 moli per litro di acido o base forte, porta ad una variazione di solo 0,1 unita.
In confronto, se la stessa quantità di acido viene aggiunta ad acqua pura, il pH, da 7,00, diventa 2,00.
Per realizzare una soluzione tampone è necessaria:
- la presenza simultanea di un acido debole e della sua base coniugata;
- oppure di una base debole e del suo acido coniugato
in quantità approssimativamente uguali.
Per comprendere il funzionamento del sistema tampone immaginiamo di avere in soluzione una identica quantità (stesso numero di moli) di acido acetico CH3COOH e di acetato di sodio CH3COONa. A causa della natura “forte” di Na, l’acetato di sodio in soluzione è completamente dissociato nel catione forte Na+ e nell’anione CH3COO─ che è la base coniugata dell’acido acetico. Rappresentiamo l’acido debole (CH3COOH) in forma generica di acido come AH e la base coniugata (CH3COO─) come A─. In figura vediamo la situazione. In questa situazione l’acido non dà luogo a idrolisi acida, cioè non rilascia H+. Allo stesso tempo la base non si comporta da base accettando H+. Potremmo dire che entrambi sono fermi e si bloccano a vicenda.
Immaginiamo che dall’esterno avviene un tentativo di turbamento del pH con l’introduzione di un acido che rilascia in soluzione ioni H+. Questi vengono catturati dalla base A─ che si trasforma in acido AH. Il risultato è quello del veder scomparire gli H+ aggiunti; il pH non varia. In assenza del sistema tampone l’aggiunta di H+ avrebbe variato il valore del pH.
Immaginiamo ora invece che dall’esterno avviene un tentativo di turbamento del pH con l’introduzione di una base che rilascia in soluzione ioni OH‒. Questi vengono catturati dall’ acido AH che si trasforma nella base coniugata A‒. Il risultato è quello del veder scomparire gli OH‒ aggiunti; il pH non varia. In assenza del sistema tampone l’aggiunta di OH‒ avrebbe variato il valore del pH.
Tamponi – Realizzazione
Per avere una soluzione tampone ci sono due metodi:
1) Aggiungere ad un volume di acqua un acido debole ed il suo sale in quantità molare simile
[oppure una base debole ed il suo sale in quantità molare simile]
Esempio:
in 1 L di acqua mettere 1 mole di CH3COOH ed una mole di CH3COONa
2) Aggiungere ad un volume di acqua un acido debole e neutralizzarne una metà con una base forte
[oppure una base debole e neutralizzarne una metà con un acido forte]
Esempio:
in 1 L di acqua mettere 1 mole di CH3COOH e 0,5 moli di NaOH.
Le 0,5 moli di NaOH neutralizzano 0,5 moli di acido acetico trasformandole in acetato di sodio.
Alla fine avremo 0,5 moli di acido acetico e 0,5 moli di acetato.
Tamponi – pH
Una soluzione tampone garantisce un valore di pH:
Per i tamponi costituiti da un acido debole con la sua base coniugata abbiamo:
Per i tamponi costituiti da una base debole con il sua acido coniugato abbiamo:
Se la concentrazione dell’acido debole è uguale alla concentrazione della sua base coniugata il rapporto [A‒]/[AH] è uguale a 1 ed il logaritmo del rapporto risulta 0. Infatti log(1)=0.
Stessa cosa per i tamponi realizzati con una base debole ed il suo acido coniugato. Se la concentrazione della base debole è uguale alla concentrazione del suo acido coniugato il rapporto [B+]/[BOH] è uguale a 1 ed il logaritmo del rapporto risulta 0.
9. Acidi e basi
9.1 Autoprotolisi
9.2 Soluzioni acide e basiche – pH
9.3 Definizione di acido e base
9.4 Acidi mono e poli-protici
9.5 Costante di equilibrio di acidi e basici
9.6 Acidi e basi forti e deboli
9.7 Rapporto tra Ka e Kb
9.8 Acidi e basi FORTI in soluzione
9.9 Diluizioni di acidi e basi forti in soluzione
9.10 Acidi e basi DEBOLI in soluzione
9.11 Neutralizzazione
9.12 Sali neutri, acidi e basici
9.13 Tamponi
