Un tampone a pH consiste di entrambi un acido debole in soluzione acquosa con la sua base coniugata o una base debole in soluzione acquosa con il suo acido coniugato. Un tampone a pH resiste alle modifiche al suo livello di pH quando piccole quantità di acido o di base vengono aggiunti ad esso. Questa proprietà di mantenere un livello quasi costante il pH ha molte applicazioni in chimica e biologia.
Acidi deboli e basi deboli
Un acido è una sostanza chimica che agisce come un donatore di protone. Un protone è il nucleo di un atomo di idrogeno e viene anche chiamato un ione di idrogeno. Una base è una sostanza chimica che può accettare protoni. Acidi deboli sono quelli che non donare tutti i loro protoni. Basi deboli sono quelli che non accettano come molti protoni come acidi forti. Acidi e basi reagiscono prontamente con a vicenda.
Livelli di PH
Il livello di pH è una misura dell'acidità di una soluzione. Se una soluzione chimica ha un livello di pH di 7 si dice di essere neutrale. Se ha un livello di pH di meno di 7, si dice che essere acido, e se ha un livello di pH di più di 7, si dice per essere essenziale. Il livello di pH può anche essere pensato come la concentrazione di ioni positivi di ossonio (H3O +) nella soluzione.
Coniugati acidi e basi coniugati
Quando una base o un acido è in una soluzione con acqua, esso sarà costantemente reagendo con l'acqua. Questa reazione coinvolgerà l'acido o base scambiando protoni con le molecole d'acqua. Con un acido, le molecole di acqua si trasformano da molecole di acqua neutra (H2O) in positivi ioni ossonio (H3O +). L'acido si trasforma la sua base coniugata. Se l'acido è qualche molecola XH, quindi quando dona suo protone, esso si trasformerà in un ione negativo X-. Il contrario si verifica con una base in soluzione con acqua. È la concentrazione di equilibrio di ioni ossonio che determina il pH della soluzione.
Come un pH Buffer opere
In un tampone a pH, c'è un equilibrio tra l'acido e la sua base coniugata. Se l'acido è indicato da HA e il coniugato base di A-, allora l'equazione di equilibrio è HA <> – H + + A-. Questo significa che se un acido forte viene aggiunto alla soluzione tampone pH, l'equilibrio si sposterà a sinistra (cfr. Nota 1). Questo significa l'aumento della concentrazione di ioni idrossido (H +) o ioni ossonio (H3O +) sarà inferiore al previsto, e il pH rimarrà vicino al valore originale. Questa tendenza verso l'equilibrio è chiamata principio di Le Chatelier.
Applicazioni di un pH Buffer
PH buffer vengono utilizzati in chimica in ogni situazione dove è richiesto un livello relativamente costante di pH. Gli enzimi sono catalizzatori biologici e richiedono livelli di pH specifico per funzionare. Gli enzimi sono usati nei processi di fermentazione e nella tintura dei tessuti. PH buffer vengono anche utilizzati per calibrare dispositivi utilizzati per misurare l'acidità nell'analisi chimica.