Química Analítica
Solução-Tampão
Dizemos que uma solução está tamponada quando ela “resiste” às variações
de pH. Soluções-tampão têm grande importância nos processos biológicos. Os
fluidos que existem em nosso corpo,por exemplo, são todos tamponados com o
auxílio de vários ácidos, bases e sais existentes no organismo. Nosso sangue é
tamponado para manter o pH em torno de 7,3 a 7,5 (uma variação de 0,4 no pH do
sangue, para mais ou para menos, causa morte); o suco gástrico é tamponado para
manter o pH entre 1,6 e 1,8; as enzimas que catalisam as reações orgânicas que
ocorrem em nosso organismo só funcionam em faixas muito estreitas de pH.
Também os microrganismos vivem melhor em determinadas faixas de pH. Por
essa razão, os meios de cultura são tamponados em experiências científicas, bem
como o conteúdo dos tanques de fermentação da garapa, na fabricação do álcool
comum.
Certos medicamentos são também tamponados para aumentar sua eficiência
ou diminuir contraindicações. Assim, por exemplo, o ácido acetilsalicílico
(aspirina) é tamponado para amino-acetato de alumínio e carbonato de magnésio;
com isso, procura-se torná-lo de absorção mais fácil pelo organismo, reduzindo-se
efeitos de irritação gástrica. Nos laboratórios, as soluções-tampão são, em
geral:
• ou uma solução de um ácido fraco e um sal correspondente a esse ácido;
• ou uma solução de uma base fraca e um sal correspondente a essa base.
Por exemplo:
• uma solução de ácido acético (0,1M) e acetato de sódio (0,1M) tem pH %
4,8 (é umtampão ácido);
• uma solução de hidróxido de amônio (0,1 M) e cloreto de amônio (0,1 M)
tem pH % 9,3 (é um tampão básico).
Resumindo, um tampão ou solução tampão é uma solução cujo pH varia muito
pouco quando pequenas quantidades de
íons H3O+ e OH- são adicionadas a ela. Em geral, os tampões são
constituídos por quantidade aproximadamente iguais de um ácido fraco e sua base conjugada.
EXEMPLO: a dissolução de 1,0 mol de ácido acético (um ácido fraco) e 1,0 mol de sua base conjugada (na forma de acetato de sódio, CH3COONa) em 1,0 L de água, resultará numa solução tampão, na qual está presente o equilíbrio a seguir.
MECANISMOS DE AÇÃO DE UM TAMPÃO
Considere como exemplo um tampão de ácido acético e acetato de sódio. O comportamento do tampão frente a adição de uma base, como por exemplo NaOH:
Os íons OH-
acionados vão reagir com as moléculas de CH3COOH e serão removidos
da solução.
·
o ácido (que é fraco) se
ioniza pouco.
·
o sal, por sua vez, está totalmente
dissociado.
Juntando um ácido qualquer
a essa solução, seus H+ serão imediatamente consumidos pelo primeiro equilíbrio
acima 
que se deslocará para a
esquerda. Desse modo, a acidez não aumenta e o pH não varia. Note que não
faltará CH3COO- para o equilíbrio 
se deslocar para a
esquerda, porque a segunda reação 
garante um bom estoque de CH3COO- (evidentemente, há um limite).
que se deslocará para a
esquerda. Desse modo, a acidez não aumenta e o pH não varia. Note que não
faltará CH3COO- para o equilíbrio 
se deslocar para a
esquerda, porque a segunda reação 
garante um bom estoque de CH3COO- (evidentemente, há um limite).
Por outro lado, juntando uma base qualquer à solução-tampão, seus OH-
serão imediatamente consumidos pelo H+ da ionização do CH3COOH, resultando H+
+ OH- H2O. Desse modo, a basicidade não aumenta e o pH
não varia. Note que também não faltará H+ para reagir com o OH- da base
adicionada, pois o CH3COOH é um ácido fraco e, portanto, ainda existem muitas
moléculas inteiras de CH3COOH que continuarão se dissociando e fornecendo mais
e mais H+.
É claro que essa solução-tampão somente resistirá às variações de pH
enquanto todo o CH3COOH (ou o seu sal, o CH3COONa) não tiver sido totalmente
consumido. De modo idêntico, pode-se explicar o funcionamento de uma
solução-tampão de base fraca e um sal correspondente a essa base, como no caso
citado (NH4OH e NH4Cl).
CAPACIDADE TAMPONANTE
A capacidade tamponante é a quantidade de
íons hidrônio ou hidróxido que um tampão pode absorver sem uma mudança
significativa em seu pH. A capacidade tamponante de
uma solução tampão depende do pH relativo ao seu pKa e da
concentração do tampão.
Quanto mais
próximo o pH do tampão estiver do pKa do ácido fraco, melhor a capacidade
tamponante da solução tampão, ou seja, esta poderá resistir a variações no pH
com a adição de ácidos ou bases.
àUm tampão eficaz
tem pH = pKa + ou - 1.
EXEMPLO: para o ácido
acético pKa = 4,75. Portanto, uma solução de ácido acético e acetato de sódio
funcionará como um tampão eficaz na faixa de pH de 3,75 – 5,75.
Quando o pH da
solução tampão for igual ao pKa do ácido a solução terá igual capacidade em
relação às adições de ácido ou de base.
Se o pH do
tampão estiver abaixo do pKa, a capacidade tamponante do ácido será maior que a
capacidade tamponante da base.
Quanto maior a
concentração do ácido fraco e sua base conjugada, maior a capacidade
tamponante.
EXEMPLO: podemos preparar uma solução
tampão dissolvendo 1,0 mol de CH3COONa e de CH3COOH em 1L de água ou então usar
somente 0,10 mol de cada. Entretanto, a primeira solução tampão tem uma
capacidade tamponante dez vezes maior do que a segunda.
CÁLCULO DO pH DE
UM TAMPÃO
O cálculo do pH de
uma solução tampão é realizado a partir da equação de Henderson-Hasselbach.
A equação de Henderson-Hasselbach é uma relação matemática entre o pH, o pKa de
um ácido fraco e as concentrações do ácido fraco e sua base conjugada.
Supondo um ácido
fraco e sua base conjugada, a equação de Henderson-Hasselbch ficaria assim:
Fonte: Resumo de Química Analítica, Solução Tampão, elaborado pela professora.
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