Que es un buffer quimica

¿Qué es un tampón de ph?

Un tampón es una solución acuosa capaz de resistir cambios significativos en los niveles de pH tras la adición de una pequeña cantidad de ácido o álcali. Cada tampón se caracteriza por una "capacidad" determinada, que se define como la cantidad de ácido o base fuerte que debe añadirse para cambiar el pH de un litro de la solución en una unidad de pH. En otras palabras, la capacidad tampón es la cantidad de ácido o base que puede añadirse antes de que el pH empiece a cambiar significativamente.

Un intervalo tampón es el intervalo de pH específico en el que un tampón neutraliza eficazmente el ácido o la base añadidos manteniendo un pH casi constante. La capacidad y el rango de un tampón concreto garantizan que la pequeña cantidad añadida de ácido o base se neutralice y la reacción química siga su curso sin que el experimento o proceso obtenga un resultado erróneo. En pocas palabras, un tampón es una mezcla de un ácido débil y su base conjugada o de una base débil y su ácido conjugado.

Las soluciones tampón ácidas tienen un pH inferior a 7. Suelen estar formadas por un ácido débil y una de sus sales (a menudo llamada conjugado*). Las soluciones tampón ácidas más utilizadas son una mezcla de ácido etanoico y etanoato sódico en disolución, que tienen un pH de 4,76 cuando se mezclan en concentraciones molares iguales. Se puede modificar el pH de la solución tampón cambiando la proporción de ácido y sal, o eligiendo un ácido diferente y una de sus sales.

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Un ejemplo común sería una mezcla de ácido etanoico y etanoato sódico en disolución. En este caso, si la solución contuviera concentraciones molares iguales tanto del ácido como de la sal, tendría un pH de 4,76. No importaría cuáles fueran las concentraciones, siempre que fueran iguales.

Nota: Si se tiene un ácido muy débil y una de sus sales, se puede producir una solución tampón ¡que en realidad es alcalina! Lo comentaré brevemente más adelante, pero si estás estudiando soluciones tampón a un nivel introductorio, es probable que esto no te preocupe.

Un ejemplo frecuente es una mezcla de solución de amoniaco y solución de cloruro amónico. Si se mezclaran en proporciones molares iguales, la solución tendría un pH de 9,25. De nuevo, no importa lo que se mezcle. De nuevo, no importa qué concentraciones elijas siempre que sean iguales.

Una solución tampón debe contener elementos que eliminen los iones de hidrógeno o de hidróxido que se le añadan, de lo contrario el pH cambiará. Las soluciones tampón ácidas y alcalinas lo consiguen de distintas maneras.

Solución tampón

Un tampón es una solución que contiene un ácido débil y su sal o una base débil y su sal, que es resistente a los cambios de pH. En otras palabras, un tampón es una solución acuosa de un ácido débil y su base conjugada o de una base débil y su ácido conjugado. Un tampón también puede denominarse tampón de pH, tampón de iones hidrógeno o solución tampón.

Los tampones se utilizan para mantener un pH estable en una solución, ya que pueden neutralizar pequeñas cantidades adicionales de ácido o base. Para una solución tampón determinada, existe un intervalo de pH de trabajo y una cantidad fija de ácido o base que puede neutralizarse antes de que cambie el pH.  La cantidad de ácido o base que puede añadirse a una solución tampón antes de que cambie su pH se denomina capacidad tampón.

La ecuación de Henderson-Hasselbalch puede utilizarse para calcular el pH aproximado de un tampón.  Para utilizar la ecuación, se introduce la concentración inicial o estequiométrica en lugar de la concentración de equilibrio.

Cuando se prepara una solución tampón, el pH de la solución se ajusta para situarlo dentro del intervalo efectivo correcto. Normalmente se añade un ácido fuerte, como el ácido clorhídrico (HCl), para bajar el pH de los tampones ácidos. Se añade una base fuerte, como una solución de hidróxido de sodio (NaOH), para elevar el pH de los tampones alcalinos.

Capacidad tampón

Un tampón es una solución que puede resistir el cambio de pH tras la adición de un componente ácido o básico. Es capaz de neutralizar pequeñas cantidades de ácido o base añadidos, manteniendo así el pH de la solución relativamente estable. Esto es importante para procesos y/o reacciones que requieren rangos de pH específicos y estables. Las soluciones tampón tienen un rango de pH de trabajo y una capacidad que dictan la cantidad de ácido/base que puede neutralizarse antes de que cambie el pH, y la cantidad en la que cambiará.

Para mantener eficazmente un intervalo de pH, un tampón debe consistir en un par ácido-base conjugado débil, es decir, o bien a. un ácido débil y su base conjugada, o bien b. una base débil y su ácido conjugado. El uso de uno u otro dependerá simplemente del pH deseado al preparar el tampón. Por ejemplo, los siguientes elementos podrían funcionar como tampones cuando se encuentran juntos en solución:

Un tampón es capaz de resistir el cambio de pH porque los dos componentes (ácido conjugado y base conjugada) están presentes en cantidades apreciables en el equilibrio y son capaces de neutralizar pequeñas cantidades de otros ácidos y bases (en forma de H3O+ y OH-) cuando se añaden a la solución. Para aclarar este efecto, podemos considerar el sencillo ejemplo de un tampón de ácido fluorhídrico (HF) y fluoruro sódico (NaF). El ácido fluorhídrico es un ácido débil debido a la fuerte atracción entre el ion F-, relativamente pequeño, y los protones solvatados (H3O+), lo que no le permite disociarse completamente en el agua. Por lo tanto, si obtenemos HF en una solución acuosa, establecemos el siguiente equilibrio con sólo una ligera disociación (Ka(HF) = 6,6x10-4, fuertemente favorable a los reactantes):