Que são soluções tampões?

Reação química

Sem sombras de dúvidas uns dos assuntos mais importante para o estudo de pH são as soluções tampões. Essas soluções têm a capacidade de manter o valor mais ou menos constante com adição de substâncias ácidas e básicas.

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A compreensão dessa capacidade dessa propriedade começou em 1908 quando Lawrence Joseph Henderson formulou uma equação que descreveu a capacidade de tamponamento natural do ácido carbônico. Posteriormente, Karl Albert Hasselbalch reformulou o trabalho de Henderson com a adição de uma formulação matemática em base logarítmica criando a famosa equação de Henderson-Hasselbalch. Essa equação é uma ferramenta valiosa para estimar o pH de um tampão.

(1)   \begin{equation*}pH = pK_a + log(\frac{[A^-]}{[HA]})\end{equation*}

As soluções tampão envolve na verdade dois equilíbrios ao mesmo tempo. Vamos imaginar a mistura de duas substâncias:

NH4OH ⇌ NH4+ + OH

NH4+ + H2O ⇌ NH4OH + H+

Os dois equilíbrios acima ocorrem naturalmente para essas substâncias quando adicionadas em água. No primeiro caso, temos que o hidróxido de amônio é ionizado parcialmente pela água formando uma solução básica. No segundo caso, o íon amônio hidrolisa a água para formar o hidróxido de amônio e íons H+ tornando o pH da solução ácido.

Olha que interessante, separadamente temos forças contrárias, mas se misturamos as duas substâncias o que irá acontecer? Bom! Por serem duas substâncias que são ionizadas parcialmente o que se tem na verdade é uma espécie de cabo de guerra, em que o hidróxido de amônio que tornar a solução básica e o íon amônio que torna a solução ácida.

Devemos aqui leva em conta que a quantidade de ionizada de hidróxido de amônio e íons amônio depende diretamente dos valores das constantes de equilíbrio. Ou seja, a quantidade de íons em solução está diretamente relacionada ao valor da constante de equilíbrio; quanto maior for o valor da constante maior será a quantidade ionizada.

Como o hidróxido de amônio tem um valor de constante maior (1,78×10-5) do que íons amônio (5,62 x 10-10), o resultado da mistura das substâncias para formar um tampão será um valor de pH básico.  Apesar do valor de pH da mistura existe uma quantidade íons amônio no sistema que neutraliza pequenas quantidades de base que é adicionada a solução tampão. A mesma coisa acontece quando nós adicionamos ácido o hidróxido de amônio o neutraliza mantendo o valor de pH mais ou menos constante.

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