16.2: Tamponlar

Bir çözeltiye az miktarda asit veya baz eklemek, pH'ta önemli bir düşüşe veya artışa neden olabilir. Bununla birlikte, birçok kimyasal ve biyokimyasal işlemin çalışması için sabit bir pH değerine ihtiyacı vardır. Tamponlar, tamponlama kapasiteleri aşılmadığında bir çözeltinin pH'ında büyük bir değişikliği önleyebilir.

Tamponlar, zayıf bir asit ve bunun eşlenik bazı veya zayıf bir baz ve bunun eşlenik asidini içerir. Örneğin insan kanı, karbonik asit, zayıf bir asit ve bikarbonat iyonlarından oluşan bir tamponla pH'ını 7, 4 değerine yakın tutar. Eşlenik asit-baz çiftleri, eşlenik asit veya bazlarını nötralize etmedikleri için tamponlar oluşturur.

Örneğin asetik asit ve asetat reaksiyona giremez. Bununla birlikte, asetik asit, zayıf bir asit ve zayıf bir baz olan amonyak birlikte eklenirse, bir tuz-amonyum asetat oluşturmak üzere reaksiyona gireceklerdir. Bir tamponda, zayıf asit, üretilen hidroksit iyonları ile reaksiyona girerek eklenen herhangi bir bazı nötrleştirirken, konjugat bazı herhangi bir hidronyum iyonu ile reaksiyona girerek eklenen herhangi bir asidi nötralize eder.

Zayıf bir baz ve bunun eşlenik asidi durumunda benzer bir mekanizma çalışır. İki beher, X ve Y, her biri pH 7, 2 olan aynı hacimde farklı çözeltiler içerir. Beher X'deki çözelti tamponlu değildir.

Bunun aksine, beher Y'deki çözelti bir asetik asit-asetat tamponu içerir. Beher X'e hidroklorik asit eklenirse, artan hidronyum iyon konsantrasyonu nedeniyle çözeltinin pH'ı aniden düşer. Buna karşılık, beher Y'deki çözelti, hidroklorik asit eklendiğinde neredeyse sabit bir pH gösterir, çünkü tampon bileşenlerinden biri olan asetat, bir klorür iyonu ve asetik asit üretmek için hidroklorik asit ile reaksiyona girer.

Benzer şekilde, beher X'e sodyum hidroksit eklenirse, çözeltinin pH'ı, artan hidroksit iyonları konsantrasyonuna bağlı olarak aniden artacaktır. Öte yandan, beher Y'deki çözelti, tampon bileşenlerinden biri olan asetik asit, sodyum hidroksit ile reaksiyona girdiğinden ve sodyum asetat ve bir su molekülü ürettiğinden, sodyum hidroksit eklendiğinde pH'da minimum değişiklik gösterir. Tampon, bir çözeltisindeki konjugat asit-baz çiftinin konsantrasyonu, eklenen kuvvetli asit veya bazdan daha yüksek olduğu sürece, bir çözeltinin pH'ında ciddi bir değişikliği önleyebilir.