diferença entre solução tampão e tamponamento

Soluções tampão (química) são soluções que atenuam a variação dos valores de pH (ácido ou básico), mantendo-os aproximadamente constantes, mesmo com a adição de pequenas quantidades de ácidos ou bases.^[1]

As soluções tampão podem ser formadas por um ácido fraco e um sal formado pela reação desse ácido com uma base forte, ou, então, por uma base fraca e um sal formado pela reação dessa base com um ácido forte. As soluções tampão são usadas sempre que se necessita de um meio com pH aproximadamente constante. Elas são preparadas dissolvendo-se os solutos em água.

Você com certeza já sentiu uma sensação incômoda no estômago, chamado popularmente de queimação. Isso acontece por um excesso de acidez no estômago e pode ser curado da seguinte forma: o ácido clorídrico (HCl) presente no estômago reage com o antiácido bicarbonato de sódio (NaHCO3), formando ácido carbônico. Essa reação é representada pela equação global:

NAHCO3 + HCI + H2) = NACI + H2O + H2CO3

Para entender melhor como um antiácido age em relação à acidez do estômago, precisamos saber o que é efeito tampão, ou o que é um tampão.

Um tampão, normalmente, é uma solução que contém um par ácido-base conjugado fraco, que resiste consideravelmente à variação de pH quando pequenas quantidades fortes de ácido ou de base são adicionadas a essa solução.

Sabendo-se que todo ácido fraco ou base fraca possui seus respectivos pares conjugados e, ainda, que um ácido fraco tem sua base conjugada forte e uma base fraca tem seu ácido conjugado forte, veja o esquema no caso dos ácidos:

Considerando o ácido acético, que em presença de água se ioniza:

CH3CO2H(aq) + H2O(l) = H3)+(aq) + CH3CO2-(aq)

Em termos qualitativos, significa dizer que nessa solução teremos mais ácido não ionizado (CH3CO2H) do que sua base conjugada (CH3CO2-, íon acetato), pois ela está quase toda "presa" (Ka = 1,3 x 10-5) ao hidrogênio. Para se formar uma solução tampão é necessário que adicionemos íons acetato na forma de um sal, tal como o acetato de sódio, para que as quantidades do ácido acético e da base conjugada sejam próximas.

Agora, o que acontecerá se adicionarmos íons OH-(aq) a uma solução tampão contendo o par ácido-base conjugado fraco CH3CO2H/CH3CO2-? A base OH- reage com o ácido CH3CO2H, formando o CH3CO2-.

OH-(aq) _ CH3CO2H(aq) = CH3CO2(aq) + H2)(l)

Toda quantidade adicionada de OH- será consumida na reação com o CH3CO2H. Analogamente, todo íon hidrônio (H3O+) adicionado à solução reage com a base conjugada, CH3CO2-:

CH3CO2-(aq) + H3O+(aq) = H2O(l) + CH3CO2H(aq)

Imaginando a reação do íon OH- consumindo o acido acético, poderíamos prever que o pH da solução aumentaria com adição de OH-, porém isso não ocorre dessa forma. O que temos é uma compensação do consumo do ácido acético pela reação de hidrólise da base conjugada do acido acético (íons acetato, CH3CO2-), formando ácido acético (CH3CO2H). Assim como a solução contará com o ácido, o pH dela tende a se alterar pouco:

CH3CO2-(aq) + H2O(l) = H3O+(aq) + CH3CO2H(aq)

Agora, caso a adição de OH- continue, o pH da solução tenderá a aumentar, pois todo o ácido será consumido, mesmo o formado a partir da base conjugada. O efeito de tamponamento resiste à variação de pH devido ao fato de as concentrações de ácido fraco e sua base conjugada serem próximas.

Agora fica mais fácil entender que a acidez do estômago é combatida com um sal contendo ânion de um ácido fraco como, por exemplo, o hidrogenocarbonato (HCO3-), popularmente conhecido como bicarbonato. Essa base conjugada de ácido fraco provoca um efeito tampão dentro do estômago, de forma que o pH esteja e permaneça na faixa normal do estômago, mesmo com alterações naturais do sistema digestivo. Se fosse usada uma substância básica, poderia haver variações muito bruscas de pH no sistema digestivo, podendo até mesmo resultar em queimaduras internas.