16.5:

Efficacia del buffer

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Chemistry
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JoVE Core Chemistry
Buffer Effectiveness

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02:19 min

September 24, 2020

Le soluzioni buffer non hanno una capacità illimitata di mantenere il pH relativamente costante . Invece, la capacità di una soluzione tampone di resistere ai cambiamenti nel pH si basa sulla presenza di quantità apprezzabili della sua coppia acido-base debole coniugata. Quando viene aggiunto abbastanza acido o base forte per abbassare sostanzialmente la concentrazione di uno dei membri della coppia tampone, l’azione di buffering all’interno della soluzione viene compromessa.

La capacità tampone è la quantità di acido o base che può essere aggiunta a un dato volume di una soluzione tampone prima che il pH cambi in modo significativo, di solito di un’unità. La capacità tampone dipende dalle quantità dell’acido debole e dalla sua base coniugata che si trovano in una miscela tampone. Ad esempio, 1 L di una soluzione che è 1,0 M in acido acetico e 1,0 M in acetato di sodio ha una capacità tampone maggiore di 1 L di una soluzione che è 0,10 M in acido acetico e 0,10 M in acetato di sodio anche se entrambe le soluzioni hanno lo stesso pH. La prima soluzione ha più capacità tampone perché contiene più acido acetico e ione acetato.

Selezione di miscele tampone adatte

Esistono due utili regole empiriche per la selezione delle miscele tampone:

  1. Una buona miscela tampone dovrebbe avere concentrazioni circa uguali di entrambi i suoi componenti. Una soluzione buffer ha generalmente perso la sua utilità quando un componente della coppia buffer è inferiore a circa il 10% dell’altro.
  2. Gli acidi deboli e i loro sali sono migliori come tamponi per i pHs inferiori a 7; le basi deboli e i loro sali sono migliori come cuscinetti per i pH superiori a 7.

Il sangue è un esempio importante di soluzione tamponata, con l’acido principale e lo ione responsabili dell’azione tamponamento che è acido carbonico, H2CO3e lo ione bicarbonato, HCO3. Quando uno ione idronio viene introdotto nel flusso sanguigno, viene rimosso principalmente dalla reazione:

Eq1

Un ulteriore ione idrossido viene rimosso dalla reazione:

Eq1

L’acido o la base forte aggiunto viene quindi effettivamente convertito nell’acido o nella base molto più debole della coppia tampone (H3O+ viene convertito in H2CO3 e OH− viene convertito in HCO3). Il pH del sangue umano rimane quindi molto vicino al valore determinato dalle coppie tampone pKa, in questo caso, 7.35. Le normali variazioni nel pH nel sangue sono generalmente inferiori a 0,1 e i cambiamenti di pH di 0,4 o superiori sono probabilmente fatali.

Questo testo è adattato da Openstax, Chimica 2e, Sezione 14.6: Buffers.