Noțiuni generale despre soluțiile tampon

Soluțiile tampon sunt compuse din unul sau mai mulți componenți. Ele au rolul de a se opune variației valorii pH-ului la adăugarea de cantități moderate de acizi tari sau baze tari. În funcție de numărul de componenți soluțiile tampon se clasifică în: sisteme tampon și amfoliți.

Sistemele tampon sunt formate din doi componenți, din care unul neutralizează aciditatea (ionii de hidrohen – H+), iar celălalt neutralizează bazicitatea (ionii hidroxid – HO-). În general, un sistem tampon este alcătuit dintr-un acid slab și sarea sa cu o bază tare (ex: CH3COOH/CH3COONa – acid acetic/acetat de sodiu) sau dintr-o bază slabă și sarea sa cu un acid tare (ex: NH4OH/NH4Cl – hidroxid de amoniu/clorură de amoniu).

Amfoliții sunt reprezentați de o singură substanță a cărei moleculă conține grupări funcționale care neutralizează aciditatea (H+) și grupări funcționale care neutralizează bazicitatea (HO-). Exemplu de amfoliți: aminoacizii.

Procesul prin care soluțiile tampon își exercită rolul esențial de menținere a pH-ului soluției la valori constante se numeste “acțiune tampon” sau “tamponare”.

Mecanismul de acțiune al sistemelor tampon

Ex: CH3COOH/CH3COONaa) la adăugarea unei cantități limitate de acid tare (HCl):- în lipsa sistemului tampon, pH-ul soluției scade- în prezența sistemului tampon, acidul introdus în sistem reacționează cu unul din componenții sistemului tampon, care îl neutralizează:

HCl + CH3COONa = CH3COOH + NaCl

acidul acetic este un acid slab, ce disociază foarte puțin (pune în libertate o cantitate foarte mică de H+) și deci influențează nesemnificativ pH-ul; NaCl este o sare care nu pune în libertate H+. În concluzie, sistemul tampon neutralizează acidul tare introdus, iar pH-ul rămâne constant.

b) la adăugarea unei cantități limitate de bază tare (NaOH):- în lipsa sistemului tampon, pH-ul soluției crește- în prezența sistemului tampon, baza introdusă în sistem reacționează cu unul din componenții sistemului tampon, care o neutralizează:

NaOH + CH3COONH = CH3COONa + H2O

- apa este un amestec echimolecular de H+ și HO-, care se neutralizează reciproc; CH3COONa este o sare care nu pune în libertate H+. În concluzie, sistemul tampon neutralizează baza tare introdusă, iar pH-ul rămâne constant.

Mecanismul de acțiune al amfoliților

ex: R-CH-COOH NH2

alfa-aminoacid

a) la adăugarea unei cantități limitate de acid tare (HCl):- în lipsa amfolitului, pH-ul soluției scade- în prezența amfolitului, acidul introdus în sistem reacționează cu una din grupările funcționale ale amfolitului, care îl neutralizează:

R-CH-COOH + HCl = R-CH-COOH + Cl-

NH2 NH3-

astfel pH-ul soluției rămâne constant

b) la adăugarea unei cantități limitate de bază tare (NaOH):- în lipsa amfolitului, pH-ul soluției crește- în prezența amfolitului, baza introdusă în sistem reacționează cu una din grupările funcționale ale amfolitului, care o neutralizează:

R-CH-COOH + NaOH = R-CH-COONa + H2O NH2 NH2

astfel pH-ul soluției rămâne constant

Sisteme tampon din mediul intern

Sângele, respectiv plasma sanguină, funcționează ca un mediu tamponat, datorită sistemelor tampon pe care le conține. Acestea mențin valorile pH-ului în limite constante, compatibile cu viața (7,2-7,3). Enzimele își exercită acțiunea lor catalitică la valori de pH bine definite.

Principalele sisteme tampon din organismele animale sunt:- acid carbonic/bicarbonat de sodiu: H2CO3/NaHCO3 (cel mai important sistem tampon din mediul extracelular)- fosfat diacid/fosfat monoacid: NaH2PO4/Na2HPO4 (cel mai important sistem tampon din mediul intracelular)- hemoglobina din eritrocit- proteinele plasmatice (datorită aminoacizilor componenți)