Definición de tampón en química y biología

UN buffer es una solución que contiene un ácido débil y su sal o una base débil y su sal, que es resistente a los cambios en el pH. En otras palabras, un tampón es una solución acuosa de un ácido débil y su base conjugada o una base débil y su ácido conjugado. Un tampón también se puede llamar tampón de pH, tampón de iones de hidrógeno o solución tampón.

Los tampones se usan para mantener un pH estable en una solución, ya que pueden neutralizar pequeñas cantidades de ácido adicional de base. Para una solución tampón dada, hay un rango de pH funcional y una cantidad establecida de ácido o base que puede neutralizarse antes de que cambie el pH. La cantidad de ácido o base que se puede agregar a un tampón antes de cambiar su pH se denomina capacidad de tampón.. 

La ecuación de Henderson-Hasselbalch se puede usar para medir el pH aproximado de un tampón. Para usar la ecuación, se ingresa la concentración inicial o la concentración estequiométrica en lugar de la concentración de equilibrio.

La forma general de una reacción química tampón es:

HA ⇌ H⁺ + UN^-

Ejemplos de tampones

• sangre: contiene un sistema tampón de bicarbonato
• Tampón TRIS
• tampón de fosfato

Como se indicó, los tampones son útiles en rangos de pH específicos. Por ejemplo, aquí está el rango de pH de los agentes tamponadores comunes:

Buffer	pKa	rango de pH
ácido cítrico	3.13., 4.76, 6.40	2.1 a 7.4
ácido acético	4.8	3.8 a 5.8
KH2correos4 4	7.2	6.2 a 8.2
borato	9.24	8.25 a 10.25
CHES	9.3	8.3 a 10.3

Cuando se prepara una solución tampón, el pH de la solución se ajusta para que esté dentro del rango efectivo correcto. Por lo general, se agrega un ácido fuerte, como el ácido clorhídrico (HCl) para disminuir el pH de los tampones ácidos. Se agrega una base fuerte, como la solución de hidróxido de sodio (NaOH), para elevar el pH de los tampones alcalinos.

Cómo funcionan los tampones

Para entender cómo funciona un tampón, considere el ejemplo de una solución tampón hecha disolviendo acetato de sodio en ácido acético. El ácido acético es (como se puede ver por el nombre) un ácido: CH₃COOH, mientras que el acetato de sodio se disocia en solución para producir la base conjugada, los iones acetato de CH₃ARRULLO^-. La ecuación para la reacción es:

CH₃COOH (ac) + OH^-(aq) ⇆ CH₃ARRULLO^-(aq) + H₂O (aq)

Si se agrega un ácido fuerte a esta solución, el ion acetato lo neutraliza:

CH₃ARRULLO^-(aq) + H⁺(aq) ⇆ CH₃COOH (ac)

Esto cambia el equilibrio de la reacción tampón inicial, manteniendo el pH estable. Una base fuerte, por otro lado, reaccionaría con el ácido acético..

Tampones universales

La mayoría de los tampones funcionan en un rango de pH relativamente estrecho. Una excepción es el ácido cítrico porque tiene tres valores de pKa. Cuando un compuesto tiene múltiples valores de pKa, se encuentra disponible un rango de pH mayor para un tampón. También es posible combinar tampones, siempre que sus valores de pKa estén cercanos (difieran en 2 o menos) y ajuste el pH con una base fuerte o ácido para alcanzar el rango requerido. Por ejemplo, el tampón de McIvaine se prepara combinando mezclas de Na₂correos_{4 4} y ácido cítrico. Dependiendo de la relación entre los compuestos, el tampón puede ser efectivo de pH 3.0 a 8.0. Una mezcla de ácido cítrico, ácido bórico, fosfato monopotásico y ácido dietilbárbico puede cubrir el rango de pH de 2.6 a 12!