Soluzioni tampone

Una soluzione tampone è formata da un acido debole (o una base debole) in presenza di un sale derivato da quello stesso acido (o base).

Un esempio tipico è il tampone formato da una soluzione di acido acetico CH3COOH (acido debole) e da acetato di sodio CH3COONa (sale derivato dall'acido acetico).

Altro esempio è la soluzione tampone formata da ammoniaca (base debole) e da cloruro di ammonio NH4Cl (sale derivato dall'ammoniaca).

La particolarità delle soluzioni tampone è che, per piccole aggiunte di acidi e basi forti, il loro pH resta sostanzialmente costante.

Come funziona una soluzione tampone?

Se aggiungiamo un acido forte o una base forte (si veda: forza degli acidi) all'acqua pura, avremo una notevole variazione del pH, ovvero della grandezza che esprime il grado di acidità della soluzione, a causa dell'aumento improvviso della concentrazione di ioni H+ (nel caso di un acido) o di ioni OH- (nel caso di una base).

Ma se aggiungiamo moderate quantità di un acido forte, o base forte, a una «soluzione tampone», il valore di pH rimarrà pressoché costante. Come è possibile? Come può rimanere costante il pH di una soluzione che riceva improvvisamente una discreta quantità di ioni H+ (nel caso di un acido)?

Per saperlo è necessario conoscere il meccanismo e le proprietà di una «soluzione tampone». In generale, come già detto, si può dire che una soluzione tampone è formata da un acido debole (o una base debole) in presenza di un sale derivato da quello stesso acido (o base).

Prendiamo in esame una delle più tipiche soluzioni tampone, quella acido acetico-acetato di sodio. Troveremo in soluzione sia ioni CH3COO-, derivati dalla dissociazione dell'acetato di sodio e dalla parziale dissociazione dell'acido acetico, sia molecole di acido acetico non dissociate, CH3COOH, come è tipico di un acido debole.

Se aggiungiamo alla soluzione un acido forte, gli ioni H+ dell'acido forte non se ne andranno liberi in soluzione aumentando la loro concentrazione e quindi variando il pH, ma verranno catturati dagli ioni CH3COO- per ricostruire la molecola di acido acetico, poco favorevole alla dissociazione:

CH3COO- + H+ → CH3COOH

Se, al contrario, aggiungiamo alla soluzione tampone una base forte come l'idrossido di sodio (NaOH → Na+ + OH-) Io ione OH- favorirà la dissociazione della molecola di acido acetico per formare una molecola d'acqua:

CH3COOH + OH- →CH3COO- + H2O

Ma sia in un caso, sia nell'altro, gli ioni H+ e gli ioni OH- non rimangino liberi in soluzione, e per questa ragione il pH rimane pressoché costante, malgrado l'aggiunta di acidi forti o basi fori.

Le soluzioni tampone, per le loro proprietà di controllo del pH, sono di grande importanza dal punto di vista biologico, e specialmente per quanto riguarda i liquidi fisiologici, come il sangue. Il principale sistema tampone, in grado di tenere il pH del sangue a valori costanti, è formato da acido carbonico e bicarbonato di sodio.

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