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Le soluzioni tampone

 

Una soluzione tampone è una soluzione che resiste ai forti cambiamenti di pH e può essere preparata miscelando un acido debole con un sale, o una base debole con un sale.

Poichè in una soluzione tampone sono presenti sia un acido che una base che possono neutralizzare aggiunte di acidi o basi forti, il valore del pH è mantenuto costante.

Le soluzioni tampone sono molto importanti perchè l’acqua anche per piccole aggiunte di un acido o una base, fanno variare bruscamente il pH, quindi queste soluzioni tampone evitano tali cambiamenti.

Le soluzioni tampone contengono una acido e la sua base coniugata, in concentrazioni uguali. Tale soluzione si prepara miscelando un acido debole e un suo sale solubile, oppure una base debole e un suo sale.

Un esempio è la coppia acido acetico\acetato di sodio CH_{{3}}COOH/CH_{{3}}COONa, dove l’acido acetico è l’acido debole e l’acetato di sodio è il sale che in soluzione libera lo ione CH_{{3}}COO ^{-}che è la base coniugata forte.

Quindi avremo la seguente reazione:

CH_{{3}}COOH\rightleftharpoons CH_{{3}}COO ^{-} +  H^{+}

L’equilibrio può essere spostato sia a destra che a sinistra a seconda di ciò che introduciamo. Per esempio aggiungendo un altro acido, cioè ioni  H^{+}, l’equilibrio si sposta a sinistra, aggiungendo una base, quindi ioni OH^{-}, la reazione si sbilancia verso destra, perchè essi reagiscono con gli ioni  H^{+} liberi .

Ogni soluzione tampone avrà un certo valore di pH. Supponiamo che essa sia costituita da un acido debole HA e dal suo anione A^{-}. La costante di equilibrio acida sarà:

K_{{a}}\frac{\left [  H^{+} \right ] \cdot \left [  A^{-} \right ]}{\left [  HA ]} se esplicitiamo la concentrazione degli ioni  H^{+} per conoscere il pH avremo:

\left [  H^{+} \right ] = K_{{a}}\frac{\left [  HA ]}{[ A^{-}]}

sappiamo che il pH è:

-log\left [  H^{+} \right ] = -logK_{{a}} + (-log \frac{\left [  HA ]}{[ A^{-}]} )=  -logK_{{a}}  + log \frac{\left[ A^{-}]}{[ HA]}

quindi pH= pK_{{a}} + log \frac{\left[ A^{-}]}{[ HA]}

Poichè l’acido è debole all’equilibrio la concentrazione dell’acido è uguale alla sua concentrazione iniziale; la concentrazione della base coniugata A^{-} è circa la concentrazione del sale disciolto, perchè il restante A^{-} che proviene dall’acido debole è trascurabile.

La formula di sopra la possiamo generalizzare ancora di più, chiamando C_{{s}} la concentrazione  del sale disciolto e e con C_{{a}} la concentrazione iniziale dell’acido. Quindi avremo:

pH= pK_{{a}} + log\frac{C_{{s}}}{C_{{a}}}

Questa relazione, che è nota come equazione di Henderson-Hasselbalch.

Vedi programma di chimica 

 

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