SOL.TAMPÃO

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Soluções tamponadas
Considere um recipiente contendo uma solução aquosa diluída de ácido fluorídrico. A equação que representa o equilíbrio de ionização desse ácido é:
HF ↔ H+ + F-
Se adicionarmos a essa solução uma pequena quantidade de fluoreto de sódio (NaF) sólido, que é solúvel em água, a presença dos íons fluoreto (F-) liberados dissociação desse sal fará com que o equilíbrio representado se desloque para a esquerda, de modo a consumir um pouco destes íons, de acordo com o princípio de Le Chatelier. Esse deslocamento é chamado efeito do íon comum. Assim, a edição de NaF fará com que a concentração dos íons H+ diminua e, conseqüentemente, o pH da solução aumente.
Considere um segundo recipiente contendo uma solução aquosa diluída de ácido fluorídrico. Se adicionarmos a essa solução um ácido forte (HCl, por exemplo), mesmo em pequena quantidade, observaremos que a concentração de H+ aumentará por causa da grande diferença entre os valores de Ka dos dois ácidos. Observe:
Ka(HF) ~ 3,5 . 10-4
Ka(HCl) ~ 107
Considere agora um terceiro recipiente contendo uma solução aquosa de ácido fluorídrico e de fluoreto de sódio juntos em concentrações iguais (0,01 mol/L, por exemplo). Como vimos, a presença dos íons H+ dessa solução seja menor do que se tivéssemos apenas ácido fluorídrico 0,01 mol/L. 
Se adicionarmos uma pequena quantidade de HCl a essa solução, pode-se observar, experimentalmente, que a concentração de H+ e, conseqüentemente, o pH dessa solução permanecem praticamente constantes. Isso acontece porque a dissociação do fluoreto de sódio fornece uma quantidade de íons F- suficiente para remover os íons H+ adicionados, formando HF. 
De forma similar, a adição de uma base forte a essa solução também não provoca variações muito grandes no pH.
Nesse caso, porém, são as moléculas de HF presentes que removem os íons OH-, por meio de uma reação de neutralização.
Soluções que, como essa solução de HF e NaF, apresentam uma resistência a mudanças no pH quando são adicionados ácidos ou bases são chamadas soluções-tampão ou soluções tamponadas.
Uma solução-tampão consiste de uma mistura de um ácido fraco e de um sal derivado desse ácido, ou seja, que apresenta o mesmo tipo de ânion. As espécies responsáveis pelo mecanismo de controle de pH são as moléculas do ácido fraco e os ânions provenientes do sal. Tomando como exemplo o tampão HF/NaF (ou, simplesmente, HF/F-), temos o seguinte esquema:
HF ↔ H+ + F-
HF = remove OH-
H+ = permanece praticamente constante
F- = remove H+
Além dos tampões ácidos, como o que acabamos de ver, existem também os tampões básicos, que consistem de uma solução de uma base fraca e de um sal derivado dessa base. O esquema a seguir mostra como funciona o tampão básico NH4OH/NH4+:
NH4OH ↔ OH- + NH4+
NH4OH = remove H+
OH- = permanece praticamente constante
NH4+ = remove OH-
Observações:
a) Certos ânions não conseguem remover os íons H+, formando moléculas de ácido.É o que acontece, por exemplo, com o ânion Cl-: como o ácido clorídrico que seria formado é forte, ele não possui a tendência de se apresentar, em solução aquosa, na forma de moléculas de HCl. Portanto, uma solução contendo um ácido forte e um sal derivado desse ácido não atua como um tampão.
b) Uma solução contendo uma base forte e um sal derivado dessa base não atua como um tampão, pois seu cátion não consegue remover os íons OH-.
O conceito de pH  de uma solução está relacionado ao logarítmo negativo de sua concentração hidrogeniônica, e expressa seu caráter ácido  ou básico (soluções ácidas são aquelas em que seu pH está abaixo de sete, soluções básicas são aquelas onde o pH está acima de sete, sendo que a água pura apresenta pH equivalente a sete. Algumas substâncias agem na química de forma que impedem a variação ampla de pH de uma solução, ou seja, adicionando-se ácido ou base à solução, sob certas condições, esta permanecerá com o seu pH inalterado. Tais soluções recebem o nome de soluções tampão.
“O conceito original de ação tamponante surgiu de estudos bioquímicos e da necessidade do controle do pH em diversos aspectos da pesquisa biológica, como por exemplo em estudos com enzimas que têm sua atividade catalítica muito sensível a variações de pH. Neste contexto, em 1900, Fernbach e Hubert, em seus estudos com a enzima amilase, descobriram que uma solução de ácido fosfórico parcialmente neutralizado agia como uma proteção contra mudanças abruptas na acidez e alcalinidade”1.
Assim, soluções tampão são aquelas que atenuam a sua variação de pH, o qual mantem-se aproximadamente com o mesmo valor, mesmo na adição de brandas quantidades de ácido ou de bases.
Uma solução tampão pode ser formada ou por um ácido de natureza fraca e por um sal formado a partir da reação entre este ácido e uma base forte (sal de base forte), ou então por uma base fraca e por um ácido formado pela reação desta base com um ácido forte (sal de ácido forte). A preparação desta solução, de natureza tamponante, pode ser realizada apenas pela dissolução dos produtos em água.
“Hoje, o conceito de tampão é aplicado nas diversas áreas do conhecimento. Bioquímicos utilizam tampões devido às propriedades de qualquer sistema biológico ser dependente do pH; além disso, em química analítica e industrial, o controle adequado do pH pode ser essencial na determinação das extensões de reações de precipitação e de eletrodeposição de metais, na efetividade de separações químicas, nas sínteses químicas em geral e no controle de mecanismos de oxidação e reações eletrolíticas”1.
Um dos sistemas tamponantes orgânicos mais importantes é o que está presente no sangue, o qual permite a manutenção das trocas gasosas sem grande alteração de seu pH, que possui valor de 7,4. O principal responsável pelo tamponamento do sangue está no equilíbrio entre o ácido carbônico e seu íon, o bicarbonato. Este sistema impede variações de pH maiores do que 0,2 unidades, o que traria sérias consequências ao metabolismo caso ocorresse.
http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc13/v13a04.pdf