Soluções tampãoO que é uma solução tampão?

Quais são os exemplos existentes de tampão?

Como é constituído (composição) uma solução tampão?

Como funciona uma solução tampão?

O que é capacidade de tamponamento?

Soluções tampãoSoluções tampão, solução tamponada ou simplesmente

tampão

são soluções que são capazes de atenuar a variação dos valores de pH (ácido ou básico), mantendo-o aproximadamente constante, mesmo com adição de

pequenas quantidades de ácidos ou bases.

Soluções Tampão

● Sistemas de dois componentes cujo pH varia muito pouco ao se adicionar ácido ou base.

Os dois componentes não podem se neutralizar mas devem neutralizar ácidos e bases fortes.

- Um ácido fraco e sua base conjugada.- Uma base fraca e seu ácido conjugado.

Outros exemplos:

Ácido fraco Sal desse ácidoÁcido carbônico(H2CO3)

Bicarbonato de sódio(NaHCO3)

Fosfato biácido(NaH2PO4)

Fosfato monoácido(Na2HPO4)

Ácido fórmico Formato de sódio

Ácido cítrico Citrato de sódio

• Ex.: • sistemas biológicos – sangue, sistemas enzimáticos; • reações químicas – reações de precipitação, reações eletródicas; • biotecnologia – lavagem de células, quebrar o DNA, eletroforese.

Soluções Tampão

•Todo o sistema ou processo que dependa do pH, está associado a um TAMPÃO.

pH x homeostasia

Homeostasia: é a constância do meio interno. - Equilíbrio entre a entrada ou produção de íons hidrogênio e a remoção desses íons do organismo.- O organismo dispõe de mecanismo para manter a [H+] e, consequentemente o pH sanguíneo, dentro da normalidade (ou seja, manter a homeostasia)

•O tamponamento resulta do EQUILÍBRIO das duas reações reversíveis que ocorrem numa solução aquosa de um doador e um receptor de prótons, ambos em concentrações próximas da igualdade.

Soluções Tampão

• Considere o sistema tampão ácido acético e acetato de sódio • Considere que as concentrações sejam iguais: [CH3CO2H] = [CH3CO2

-]

[H3O+] [CH3CO2-]

[C3CO2H]Ka= =1,8 x 10-5

=1,8 x 10-5 [CH3CO2

-]

[C3CO2H]Ka[H3O+] =

pH = -log[H3O+] = -logKa = -log(1,8 x 10-5) = 4,74

Soluções Tampão

CH3CO2H + H2O ↔ H3O+ + CH3CO2-

Quando a [CH3CO2H] = [CH3CO2-] poder tamponante máximo da solução

tampão; onde ocorrem as menores variações de pH pela adição de H⁺ ou OH⁻, e o pH = pKa

Como um Tampão Funciona

Tampão depois daAdição de base

Tampão com base conjugada e ácido emconcentrações iguaisAdição

de base

Reação de dissociação do ácido acético: CH3CO2H + H2O ↔ H3O+ + CH3CO2

-

Vamos fazer a adição de base (OH): CH3CO2H + OH- ↔ H2O + CH3CO2

-

No final, após a adição da base teremos que: CH3CO2H foi consumido

CH3CO2- foi formado

Como um Tampão Funciona

Tampão depois daAdição de ácido

Tampão depois daAdição de base

Tampão com base conjugada e ácido emconcentrações iguaisAdição

de ácidoAdição de base

No final, após a adição da base teremos que: CH3CO2

- foi consumido

CH3CO2H foi formado

Vamos fazer a adição de base (OH): CH3CO2

- + H3O+ ↔ H2O + CH3CO2H

Reação de dissociação do ácido acético: CH3CO2H + H2O ↔ H3O+ + CH3CO2

-

Capacidade e Faixa de Tamponamento

• A capacidade de tamponamento é a quantia de ácido ou base que um tampão é capaz de neutralizar antes que o seu pH varie consideravelmente. Ou seja, é a habilidade desta solução de resistir a mudanças de pH frente a adições de um ácido ou de uma base.

– A máxima capacidade de tamponamento existe quando [HA] e [A-] são grandes e aproximadamente iguais uma à outra.

• A faixa de tamponamento é o intervalo de pH em que um tampão neutraliza efetivamente ácidos e bases.

– Na pratica, corresponde a duas unidades ao redor do pKa

A região de pH útil de um tampão é usualmente considerada como sendo de pH = pKa ± 1.

A razão fundamental de uma solução tampão resistir a mudanças de pH resulta do fato de que íons hidroxônio ou hidroxila quando adicionados a este tipo de solução, reagem quantitativamente com as espécies básicas e ácidas presentes, originando o ácido fraco e a base fraca, respectivamente.

Capacidade e Faixa de Tamponamento

Quantitativamente, a capacidade tampão de uma solução é definida como a quantidade de matéria de um ácido forte ou uma base forte necessária para que 1,00 L de solução tampão apresente uma mudança de uma unidade no pH (Skoog et al., 1996).

•A Equação de Henderson-Hasselbalch é utilizada para calcular o pH de uma solução tampão, a partir do pKa (a

constante de dissociação do ácido) e de concentrações do equílibro ácido-base, do ácido ou base conjugada.

•pH em função do pKa e das concentrações ácido/base conjugada•pH em função do pKa e das concentrações base/ácido conjugado

Soluções Tampão

Equação de Henderson-Hasselbalch para tampão ácido

Exemplo:Solução tampão formado por:ácido acético (H3C-COOH) e acetato de sódio (H3C-COONa)

Solução tampão

HAc + H2O ↔ H3O+ + Ac-

base conjugada do HAc

NaAc + H2O ↔ Na+(aq) + Ac-

(aq)

equação 1

equação 2

Ka = [H+].[Ac-][HAc]

Rearranjando essa expressão:

[H+] = Ka . [HAc][Ac-]

Rearranjando essa expressão:

[H+] = Ka . [HAc][Ac-]

Aplicando-se – log10 em ambos os lados da expressão:

pH = - log10 [H+]

pKa = - log10 Ka

pH = pKa + log[HAc][Ac-]

pH = pKa + log[ácido]

[base conjugada]

pH = pKa + log[ácido][sal]

Duas observações: [Ac-] = [sal]Canalítica = [HAc]

Equação de Henderson-Hasselbalch para tampão base

Solução tampão

Exemplo:Solução tampão formado por:Base fraca (MOH) e sal do seu ácido conjugado (M+)

MOH ↔ M+ + OH- equação 1 Kb = [M+].[OH-][MOH]

Observações:1º) a base por ser fraca está pouco dissociada, portanto [MOH] = Cbase;2º) tem mais M+ proveniente da dissociação do sal do que proveniente da base, portanto: [M+] = Csal;

MCl + H2O → M+(aq) + Cl-(aq) equação 2

Sabemos que:Kw = [H+] . [OH-] = 1,0 x 10-14

[OH-] = 1,0 x 10-14

[H+]

Kb = Csal. [OH-]Cbase Kb =

Cbase

Kw[H+]Csal Kb = Cbase

Csal Kw[H+]

Kb Cbase

Csal Kw[H+] =

Aplicando-se – log10 em ambos os lados da expressão:

pH = - log10 [H+] pKb = - log10 Kb pKw = - log10 Kw

pH = - log CsalCbase + 14 - pKb

pH = 14 – pKb - logCsalCbase

Soluções tampãoO que é uma solução tampão?

Quais são os exemplos existentes de tampão?

Como é constituído (composição) uma solução tampão?

Como funciona uma solução tampão?

O que é capacidade de tamponamento?

Hidrólise de saisQuando se dissolvem sais em água, nem sempre a solução se apresenta neutra à reação;

A razão para esse fenômeno é que alguns sais reagem com água, daí o temo hidrólise;

Como conseqüência, íons hidrogênio ou íons hidroxila ficam em excesso na solução, tornando-a ácida ou básica, respectivamente.

Todos os sais existentes classificam-se em uma das seguintes categorias:

1) Os derivados de ácidos fortes e bases fortes. Exemplo: NaCl

2) Os derivados de ácidos fracos e bases fortes. Exemplo: NaAc

3) Os derivados de ácidos fortes e bases fracas. Exemplo: NH4Cl

4) Os derivados de ácidos fracos e bases fracas. Exemplo: NH4Ac