A utilidade dos amortecedores
As soluções tampão são um dos tipos mais importantes de reagentes químicos usados na pesquisa química, na pesquisa biológica e na indústria. Sua utilidade decorre principalmente de sua capacidade de resistir às mudanças no pH. Se você prestou atenção nas aulas de ciências, deve se lembrar que o pH é uma unidade da acidez de uma solução. Para o propósito desta discussão, a acidez pode ser definida como a concentração de íons hidrogênio (H +) em solução. O quão ácida é uma solução afeta as reações que ocorrem e a rapidez. A capacidade de controlar o pH é crucial para completar com sucesso um grande número de reações químicas e, portanto, as soluções tampão têm um grande número de aplicações. Mas, primeiro, é importante entender como funcionam as soluções de buffer.
Ácidos e bases conjugadas
As soluções tampão são geralmente uma combinação de um ácido e sua base conjugada. Como aprendemos acima, a acidez pode ser definida como a concentração de íons H + na solução. Portanto, os ácidos são compostos que liberam íons H + na solução. Se os ácidos aumentam a concentração de H +, segue-se que os opostos, as bases, reduzem a concentração de H +.
Quando um ácido perde um H +, ele cria uma base conjugada. Isso é melhor ilustrado com um exemplo, como CH3COOH (ácido acético). Quando o CH3COOH atua como um ácido, ele se dissocia em H + e CH3COO- (acetato). CH3COO- é uma base, pois pode aceitar H + para criar ácido acético. É, portanto, a base conjugada do ácido acético, ou a base produzida quando o ácido acético libera um íon H +. Este conceito parece complicado à primeira vista, mas tenha certeza de que não é difícil identificar bases conjugadas em reações reais. É essencialmente o que resta do ácido depois que um íon H + é liberado.
Princípio e amortecedores de Le Chatelier
As reações químicas são reversíveis. Tomando nossa reação de cima como exemplo,
CH3COOH> CH3COO- e H +
CH3COO- e H + (os produtos) podem se combinar para formar CH3COOH (material de partida), que chamaríamos de "reação reversa". Uma reação pode, portanto, prosseguir para a direita ou para a esquerda, para a frente ou para trás. O Princípio de Le Chatelier é uma regra que afirma que os lados esquerdo e direito da reação preferem um certo equilíbrio ou proporção entre si. Neste caso, o Princípio de Le Chatelier basicamente afirma que se você adicionar mais produto (H + ou acetato), o a reação mudará para a esquerda (em direção aos materiais iniciais) e o material inicial (ácido acético) se formará em resposta.
Da mesma forma, se mais produto for adicionado, mais material de partida se formará. Quando o CH3COOH se forma, o H + é removido da solução à medida que se liga ao CH3COO- e, portanto, a acidez da solução não aumenta. O mesmo princípio geral se aplica se uma base for adicionada, mais H + for liberado e o pH da solução permanecer inalterado. Este é o método pelo qual uma solução tampão, ou uma combinação de um ácido e sua base conjugada, pode resistir às mudanças no pH.
Aplicações de soluções tampão
Seu corpo usa tampões para manter o pH do sangue de 7,35-7,45, e também em um grande número de reações bioquímicas envolvendo enzimas. As enzimas são compostos muito complexos que geralmente requerem níveis de pH precisos para reagir adequadamente, uma função preenchida por tampões orgânicos produzidos pelo seu corpo. Por esse mesmo motivo, os buffers são vitais para um biólogo ou químico realizando experimentos em laboratório. Freqüentemente, um determinado pH será necessário para que o processo em estudo ocorra, e as soluções tampão são a única maneira de garantir essas condições.
As soluções de buffer também são amplamente utilizadas na indústria. Os processos industriais que requerem soluções tampão incluem fermentação, controle de processos de tingimento e fabricação de produtos farmacêuticos.