As soluções de tampão são um dos tipos mais importantes de reagente químico usado em pesquisa química, pesquisa biológica e indústria. Sua utilidade decorre principalmente de sua capacidade de resistir a mudanças no pH. Se você prestou atenção na aula de ciências, talvez se lembre de que o pH é uma unidade da acidez de uma solução. Para o propósito desta discussão, a acidez pode ser definida como a concentração de íons de hidrogênio (H +) em solução. Quão ácida é uma solução afeta quais reações ocorrem e com que rapidez. A capacidade de controlar o pH é crucial para completar com sucesso um grande número de reações químicas e, assim, as soluções tampão têm um grande número de aplicações. Mas primeiro, é importante entender como as soluções tampão funcionam.

Ácidos e Bases Conjugadas

Soluções tampão são geralmente uma combinação de um ácido e sua base conjugada. Como aprendemos acima, a acidez pode ser definida como a concentração de íons H + em solução. Portanto, os ácidos são compostos que liberam íons H + na solução. Se os ácidos aumentam a concentração de H +, segue-se que os opostos, bases, reduzem a concentração de H +.

Quando um ácido perde um H +, cria uma base conjugada. Isto é melhor ilustrado tomando um exemplo, como o CH3COOH (ácido acético). Quando o CH3COOH atua como um ácido, dissocia-se em H + e CH3COO- (acetato). CH3COO- é uma base, pois pode aceitar H + para criar ácido acético. É assim a base conjugada de ácido acético, ou a base que é produzida quando o ácido acético libera um íon H +. Este conceito parece complicado no começo, mas tenha certeza de que não é difícil escolher bases conjugadas em reações reais. É essencialmente o que resta do ácido depois que um íon H + é liberado.

Princípios e amortecedores de Le Chatelier

As reações químicas são reversíveis. Tomando nossa reação de cima como exemplo,

CH3COOH ----- > CH3COO- e H + e

CH3COO- e H + (os produtos) podem combinar-se para formar CH3COOH (material de partida), que denominamos "reação inversa". Uma reação pode então prosseguir para a direita ou esquerda, para frente ou para trás. Princípio de Le Chatelier é uma regra afirmando que o lado esquerdo e direito da reação preferem um certo equilíbrio ou proporção entre si. Neste caso, o Princípio de Le Chatelier afirma basicamente que se você adicionar mais produto (H + ou acetato), a reação se deslocará para a esquerda (em direção aos materiais de partida) e o material de partida (ácido acético) se formará em resposta. p> Da mesma forma, se mais produtos forem adicionados, mais material de partida será formado. Quando o CH3COOH se forma, o H + é removido da solução à medida que se liga ao CH3COO-, e assim a acidez da solução não aumenta. O mesmo princípio geral se aplica se uma base é adicionada, mais H + é liberado e o pH da solução permanece inalterado. Este é o método pelo qual uma solução tampão, ou uma combinação de um ácido e sua base conjugada, pode resistir a mudanças no pH.

Aplicações de Soluções de Buffer

Seu corpo usa buffers para manter um pH do sangue de 7,35-7,45, e também em um grande número de reações bioquímicas envolvendo enzimas. As enzimas são compostos muito complexos, que muitas vezes exigem níveis precisos de pH, a fim de reagir adequadamente, um papel preenchido por buffers orgânicos produzidos por seu corpo. Por essa mesma razão, os buffers são vitais para um biólogo ou químico que realiza experimentos no laboratório. Um certo pH será muitas vezes necessário para que o processo a ser estudado ocorra, e soluções tampão são a única maneira de garantir essas condições.

Soluções tampão também são amplamente utilizados na indústria. Processos industriais que exigem soluções tampão incluem fermentação, controle de processos de corantes e fabricação de produtos farmacêuticos.