Soluții tampon in sisteme biologice Reactiile biochimice din organismul animal se petrec la anumite valori ale pHului, care trebuie mentinute la valori cat mai constante. Acest lucru este posibil datorita existentei sistemelor tampon. Solutiile tampon sunt amestecuri de electroliti, care au proprietatea de a mentine pH-ul constant la adaugarea unor cantitati limitate de acizi sau baze, sau prin diluarea moderata. Proprietatea Proprietatea solutiilor tampon de a se opune modifcarii pHului in aceste conditii se numeste putere de tamponare. xista di!erite categorii de amestecuri tampon si anume" a#
b#
amestecuri de acizi slabi cu sarurile acestor acizi cu baze tari$ -
exemple" acid acetic % acetat de sodiu
-
acid carbonic % bicarbonat de sodiu
amestecuri de baze slabe cu saruri ale acestor baze cu acizi tari " -
c#
hidroxid de amoniu % clorura de amoniu
amestecuri de saruri primare si secundare ale unor acizi polibazici" -
!os!at primar de sodiu % !os!at secundar de sodiu.
Soluțiile tampon se obțin prin amestecarea soluției unui acid slab cu cea a s&rii sale, respectiv prin amestecarea soluției unei baze cu cea a s&rii sale. Se mai pot obține prin amestecarea soluției unui acid slab cu sarea unui alt acid slab 'acid slab molecular molecular-baz& anionica# sau o baz& slab& (i o sare 'baz& slab& molecular& - acid cationic#, cu condiția s& nu interacționez interacționeze, e, de exempl exemplu u acid boric)hidrogen! boric)hidrogen!talat talat de potasiu. potasiu . Soluțiile tampon denumite (i sisteme tampon sunt soluții policomponente ce prezint& proprietatea proprietatea de a-(i menține constant& valoarea pH pH-ului -ului atunci c*nd se adaug& volume limitate baze baze sau sau acizi acizi.. Se poate spune deci c& prezint& e!ect de tampon.
xercitarea e!ectului tampon rezult& din !aptul c& +n soluție exist& specii cu caracter antagonist ce nu reacționeaza +ntre ele, aceste specii !&c*nd parte din cupluri simplu conugate acid-baz&. Ast!el de cupluri sunt reprezentate de" •
•
un acid slab (i baza sa corespondent& 'HA)A -#, de exemplu H //H)H//'acid acetic)acetat#, / 0)H/-'dioxid de carbon) bicarbonat#, H P/1)H0P/1-'acid !os!oric)!os!at diacid#. o baz& slab& (i acidul s&u corespondent '2)2H %#, de exemplu 3H)3H1% 'amoniac)amoniu#.
Mecanismul de actiune al solutiilor tampon
4ecanismul de actiune al amestecurilor tampon este urmatorul" onsideram solutia tampon !ormata prin amestecul unui acid slab cu sarea sa cu o baza tare"
'H//H %H//3a# Acidul slab este partial disociat, in timp ce baza este practic total disociata. 5n solutie se adauga un acid tare, deci ioni de H %. Acestia se vor combina cu anionii sarii 'H//-# !ormand H//H, !oarte putin disociat" 'H// -- % H %# % 'H// - % 3a%# % 'H % % l -#
0H//H % '3a% %
l -# 5onii de H%, care con!era unei solutii caracterul acid, vor f implicati in !ormarea H//H putin disociat. 6eci, solutia tampon, la adausul unei cantitati moderate de acid tare, nu-si va modifca practic pH-ul. 6aca in aceeasi solutie se va adauga o baza tare, deci ioni de /H - , acestia vor !orma apa, de asemenea extrem de putin disociata. 'H//- % H %# % 'H// - % 3a %# % '3a% % /H -#
H0/ % 0 H//- %
3a% Prin urmare, adausul de baza tare intr-o solutie tampon, nu va determina cresterea semnifcativa a pH-ului. Solutiile tampon sunt utilizate la prepararea unor solutii cu pH cunoscut sau pentru mentinerea unui mediu de reactie in limite de pH cunoscute.
Sistemele tampon insa oaca un rol deosebit de important pentru organismele vii. Ast!el, in organismul animal pH-ul di!eritelor lichide biologice se mentine in urul unor valori constante, datorita unor sisteme tampon. 5n sange, acestea sunt urmatoarele" -acidul carbonic 7 bicarbonatul de sodiu$ -!os!atul primar de 3a 7 !os!atul secundar de 3a$ -proteina 7 proteinatul de 3a sau 8$ -hemoglobina 7 hemoglobinat de 3a si 8.
Utilizarea solutiilor tampon
Solutiile tampon servesc pentru atingerea a doua scopuri" 9 masurarea pH-ului unei solutii etalonata in prealabil cu o solutie tampon standard$ 9 fxarea activitatii ionolui de hidrogen la o anumita valoare, prin adaosul direct de tampon in solutie. Alegerea unui standard pentru etalonare implica intai stabilirea aproximativa a pH-ului, tariei ionice si compozitiei mediului al carui pH trebuie masurat.Pe baza datelor initiale, completate eventual si cu masuri asupra conductibilitatii soloutiei, se alege cel mai potrivit standard din anexa. 5n acest !el se asigura o variatie minima a potentialului de onctione si deci o precizie ridicata a valorilor pH masurate. 5ntroducerea de substanta tampon in solutie pentru a fxa nivelul activitatii ionului de hidrogen la o anumita valoare, pune si problema compatibilitatii substantei respective cu mediul. 5n privinta caracteristicilor ce trebuie vizate, acestea depind de conditia si evolutie ulterioara a mediului respectiv.Ast!el,daca se !ace diluarea mediulu, tamponul ales trebuie sa aiba un indice de dilutie mic$ daca vor f variatiimari de temperatura, coefcientul de temperatura trebuie sa fe mic.Pentru controlul unei reactii acid-baza trebuie ales un tampon cu capacitate mare de tamponare, pe cand daca este vorba de un mediu puternic salin, se cauta un amestec tampon mai putin in:uentat de e!ectul de sare. Atingerea acestor scopuri di!erite se poate !ace deoarece actualmente exista o multitudine de amestecuri si solutii tampon. 5n general acestea se obtin usor, fe prin cantarirea si dizolvarea substantelor solide, fe prin amestecul unor solutii initiale.
