Las soluciones tampón.

Las soluciones tampón.

INTRODUCCIÓN

En el estudio de la química, nos encontramos a diario con soluciones y disoluciones siendo el pH un factor indispensable para el estudio de la misma. En las reacciones de laboratorio, en procesos industriales y muchos más de tipo biológico, es necesario mantener el potencial de hidrógeno (pH) estable, a pesar de que se agreguen ácidos o bases. Las soluciones son comunes en la naturaleza y de suma importancia, en todos los procesos vitales, áreas científicas y diversos procesos, puesto que los fluidos corporales de todas formas de vida son soluciones.

OBJETIVO

1-      Conocer conceptos básicos sobre soluciones tampón o buffers

DESARROLLO

Las soluciones tampón, denominadas también soluciones buffer, son aquéllas que ante la adición de un ácido o base son capaces de reaccionar oponiendo la parte de componente básica o ácida para mantener fijo el pH.

Conceptos básicos.

Ácido: toda sustancia capaz de ceder hidrogeniones

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Base: toda sustancia capaz de aceptar hidrogeniones.

Acidosis y alcalosis: hacen referencia a los procesos fisiopatológicos responsables de dichos procesos.

PH: El pH es una medida de acidez o alcalinidad de una disolución. El pH indica la concentración de iones hidronio [H3O+] presentes en determinadas sustancias.

Un tampón, buffer, solución amortiguadora o solución reguladora es la mezcla en concentraciones relativamente elevadas de un ácido débil y su base conjugada, es decir, sales hidrolíticamente activas. Tienen la propiedad de mantener estable el pH de una disolución frente a la adición de cantidades relativamente pequeñas de ácidos o bases fuertes. Este hecho es de vital importancia, ya que meramente con un leve cambio en la concentración de hidrogeniones en la célula se puede producir un paro en la actividad de las enzimas.

Los buffers consisten en sales hidrolíticamente activas que se disuelven en el agua. Los iones de estas sales se combinan con ácidos y álcalis. Estas sales hidrolíticamente activas son los productos que resultan de la reacción entre los ácidos débiles y los álcalis fuertes como el carbonato de calcio (a partir del ácido carbónico e hidróxido de calcio) o entre ácidos fuertes y álcalis débiles como el cloruro de amonio (a partir del ácido clorhídrico e hidróxido de amonio).

Un ácido buffer reacciona cuando un ácido débil o base débil se combina con su correspondiente sal hidrolítica en una solución de agua, se forma un sistema amortiguador denominado buffer.

Las soluciones amortiguadoras, también conocidas como muelles buffer o tampón, son disoluciones que por el agregado de cantidades moderadas de ácidos o bases fuertes mantienen prácticamente constante el pH. También se dice que una solución es amortiguadora, reguladora o tampón si la concentración de protones H+, es decir el pH de una solución no se ve afectada significativamente por la adición de pequeñas cantidades o volúmenes de ácidos y bases.

No siempre un sistema buffer es apropiado, porque los iones de algunas sales hidrolíticas pueden, por ejemplo, dañar a los organismos que entran en contacto con él.

Por otra parte, cada sistema buffer tiene su propio rango efectivo de pH, algunos de los cuales no son adecuados para acuarios.

¿Cómo se preparan?

En una mezcla de un producto químico (ácido o alcalino) con su correspondiente sal, disuelto en agua. Si el producto químico es un ácido, la sal será su base conjugada; si el producto químico es una base (o alcalino), la sal será su ácido conjugado. Si se prepara correctamente, el pH de la solución tamponada permanecerá constante e inalterable, incluso aunque se añadan pequeñas cantidades de ácido o base. Las soluciones tamponadas juegan un papel muy importante en los análisis químicos, en la limpieza de vertidos químicos y en la industria química.

Sistemas tampón en el organismo

Existen tampones de gran importancia en el organismo:

Inorgánicos:

Tampón bicarbonato:

CO2 + H2O H2CO3 HCO3 - + H+

El tampón bicarbonato está compuesto por ácido carbónico (H2CO3) y bicarbonato (HCO3-) y el valor de su pKa es de 6,1. Es el tampón más importante de la sangre (pH=7,4), representa el 75% de la capacidad buffer total de la sangre. También está presente en el líquido intersticial. Es un tampón muy eficaz porque la relación HCO3-/ H2CO3 es muy alta, lo que supone una alta capacidad para amortiguar los ácidos. Supone una ventaja el hecho que se trata de un sistema abierto ya que el CO₂ puede ser eliminado en la respiración muy rápidamente, los H+ se pueden eliminar por vía renal y el HCO3- puede reemplazarse en la orina. En realidad, este tampón está compuesto por dos equilibrios, pues el ácido carbónico forma CO₂, generando una molécula de H₂O

Tampón fosfático:

H2PO4- HPO42- + H+

El tampón fosfato está compuesto por el hidrógeno fosfato (HPO₄^-2) y el di hidrógeno fosfato (H2PO₄^-). Actúa en el plasma y el líquido intersticial. Este tampón tiene un pKa de 6,8, el cual está mucho más cerca del pH plasmático. Esto significaría que este tampón tendría que ser más útil que el anterior, pero no es así ya que se encuentra en concentraciones menores en sangre y la eliminación del fosfato es mucho más lenta, por vía renal.

Orgánicos:

Tampón hemoglobina:

HHbO2 HbO2- / HbH Hb- + H+

CONCLUSION

Una solución tampón o Buffer es una solución capaz de amortiguar las variaciones de pH realizadas por la adición de una ácido o una base, gracias a que contiene en equilibrio a un ácido débil y su base conjugada en proporciones equimolares, así las adiciones de ácido se neutralizaran con la base conjugada y las de base con el ácido, desplazando las posiciones de estos en el equilibrio pero manteniendo invariante el pH.