Amortiguadores

Agregar una pequeña cantidad de ácido o base a una solución puede causar una disminución o aumento significativo del pH. Sin embargo, muchos procesos químicos y bioquímicos necesitan un pH estable para funcionar. Los tampones pueden evitar un cambio drástico en el pH de una solución cuando no se excede su capacidad tampón.

Los tampones contienen un ácido débil y su base conjugada o una base débil y su ácido conjugado. Por ejemplo, la sangre humana mantiene su pH cerca de 7, 4 con un tampón compuesto por ácido carbónico, un ácido débil y por iones de bicarbonato, su base conjugada. Los pares conjugados ácido-base forman tampones ya que no neutralizan su ácido o base conjugada.

Por ejemplo, el ácido acético y el acetato no pueden reaccionar. Sin embargo, si se agregan ácido acético, un ácido débil, y amoníaco, una base débil, reaccionarán para formar una sal:acetato de amonio. En un tampón, el ácido débil neutraliza cualquier base agregada al reaccionar con los iones de hidróxido producidos, mientras que su base conjugada neutraliza cualquier ácido agregado al reaccionar con cualquier ion de hidronio.

Un mecanismo similar funciona en el caso de una base débil y su ácido conjugado. Dos vasos de precipitados, X e Y, contienen el mismo volumen de soluciones diferentes, cada una con un pH de 7, 2. La solución en el vaso de recipitados X no está tamponada.

Por el contrario, la solución en el vaso de precipitados Y contiene un tampón de acetato de ácido acético. Si se agrega ácido clorhídrico al vaso de precipitados X, el pH de la solución cae repentinamente debido al aumento de la concentración de iones de hidronio. En contraste, la solución en el vaso de precipitados Y muestra un pH casi constante cuando se le agrega ácido clorhídrico porque uno de los componentes del tampón, el acetato, reacciona con el ácido clorhídrico para producir un ion cloruro y ácido acético.

De manera similar, si se agrega hidróxido de sodio al vaso de precipitados X, el pH de la solución aumentará repentinamente debido a la mayor concentración de iones de hidróxido. Por otro lado, la solución en el vaso de precipitados Y muestra un cambio mínimo en el pH cuando se le agrega hidróxido de sodio, ya que uno de los componentes del tampón, el ácido acético, reacciona con el hidróxido de sodio y produce acetato de sodio y una molécula de agua. El tampón puede prevenir un cambio drástico en el pH de una solución siempre que la concentración del par ácido-base conjugado en una solución sea más alta que la del ácido o base fuerte agregado.