Esistono numerose applicazioni in chimica e biologia in cui i cambiamenti del pH possono avere un effetto negativo importante. Un esempio di questo esiste nel corpo umano; le modifiche al pH del sangue potrebbero avere un effetto devastante, quindi un meccanismo all'interno del corpo noto come sistema tampone del bicarbonato tiene sotto controllo il pH del sangue. Nelle impostazioni di laboratorio, la soluzione tampone viene utilizzata per ottenere risultati simili. La soluzione tampone mantiene un equilibrio nel pH di qualunque cosa si stia lavorando, impedendo che influenze esterne spostino il pH e potenzialmente rovinino tutto.
TL; DR (troppo lungo; non ho letto)
Una soluzione tampone è costituita da un acido debole e dalla sua base coniugata o da una base debole e dal suo acido coniugato. I due componenti mantengono un equilibrio del pH che resiste al cambiamento quando vengono aggiunti acidi o basi forti.
Una soluzione tampone è una soluzione contenente sia un acido che una base. La soluzione si ottiene prendendo un acido debole e aggiungendo la sua base coniugata (che si forma rimuovendo un protone dallo stesso tipo di acido) o combinando una base debole con il suo acido coniugato. L'uso di coniugati è ciò che conferisce a una soluzione tampone la sua resistenza alle variazioni di pH; crea un equilibrio tra l'acido e la base che è difficile da superare per altri acidi o basi. Anche quando vengono aggiunti acidi o basi forti, l'equilibrio tra l'acido/base debole e il suo coniugato riduce l'impatto dell'aggiunta sul pH complessivo della soluzione.
Le soluzioni tampone hanno un'ampia gamma di applicazioni, sia nel mondo reale che in laboratorio. È necessario un pH tamponato affinché la maggior parte degli enzimi funzioni correttamente e il tampone viene utilizzato per garantire la corretta concentrazione del colore quando si utilizzano i coloranti. Le soluzioni tampone vengono utilizzate anche per calibrare le apparecchiature, in particolare i pHmetri che potrebbero essere calibrati in modo errato se non è presente un tampone. Vale la pena notare che le soluzioni tampone non hanno necessariamente un pH neutro, ma solo equilibrato; soluzioni tampone a base di acido citrico, ammoniaca, acido acetico (che si trova nell'aceto in basse concentrazioni) e altri composti possono avere valori di pH inferiori a 2 o superiori a 10. Ciò consente l'uso di soluzioni tampone nel lavoro con acidi o basi molto forti.
Sebbene le soluzioni tampone siano resistenti alle variazioni di pH, ciò non significa che il pH di una soluzione tampone non possa cambiare se viene aggiunta una quantità sufficiente di acido o base forte. La quantità di acido o base forte che una soluzione tampone può assumere prima che si verifichino cambiamenti significativi del pH è nota come capacità tampone. La capacità varia a seconda dei componenti principali della soluzione tampone e della quantità di acido o base forte aggiunta alla soluzione. Se si aggiunge un acido forte alla soluzione tampone, la capacità è uguale alla quantità di base nella soluzione. Se si aggiunge una base forte, la capacità è uguale alla quantità di acido nella soluzione.
