Soluções Tampão

O tema "Soluções-Tampão" é um dos temas da bioquímica em que mais se vê alunos contorcendo sombrancelhas (ou contraindo supercílios, para nos atermos ao vocabulário médico).

Por isso, o melhor a se fazer talvez seja o focar no essencial para que não se bóie logo de cara:

Essa "coisa" de tampão existe para não deixar o pH (acidez, para baixo, ou alcalinidade, para cima) de determinado meio (célula, ou o organismo como um todo, no caso da bioquímica) variar a níveis perigosos. E essa faixa de segurança no nosso organismo é relativamente estreita! Daí a importância dos tampões agirem prontamente.

Mas como se faz uma solução tampão (ou como o organismo cria uma solução tampão)?

Sempre da mesma forma, mas com compostos os mais variados.

Há a necessidade de um ácido fraco (que se dissocia pouco, ou seja, libera pouco hidrogênio para o meio, mas talvez o termo mais fácil à compreensão seja ácido não-dissociado, "inteiro") e a sua base conjugada (e aí um conceito que gera alguma confusão: essa base "conjugada" significa na bioquímica esse mesmo ácido menos um hidrogênio. Só! É a definição de base de Bronsted-Lowry):

Outro conceito que confunde um pouco é que a solução é a "mistura" dos dois, do ácido e da base (conjugada). 

Por que essas duas condições (a "fraqueza" do ácido e a presença da base conjugada)?

Nem esse ácido vai ceder quantidades importantes de H (hidrogênio) para o meio (água) antes da necessidade de entar em ação, nem a base fraca (base conjugada desse mesmo ácido) vai "retirar" H da água. Se manterão em equilíbrio.

No momento que um ácido forte é introduzido no meio, a base fraca da solução (que estava retendo seu ânion para ela, e não cedendo à água) não mais resiste, e começa a formar o sal com o ácido forte introduzido (justamente porque o ácido forte ioniza quase todo, e esse H liberado no meio em grande quantidade faz com que a base ceda obrigatoriamente o seu ânion para a formação do sal).

Se, no entanto, for uma base forte a ser acrescentada no meio é o ácido fraco da mesma solução tampão que será "forçado" a ceder seus H (hidrogênios) para formar o sal, mantendo o pH perto de onde estava antes do acréscimo.

E o que faz a eficiência de uma solução tampão?

Dois fatores:

Um é fácil: a concentração da solução. Quanto maior a concentração...

O segundo, um pouquinho mais complexo: a relação entre o pH do meio e o pK do ácido.

Explicando:

Você sabe que o ácido fraco "tem raivinha" de ceder seus prótons, e cede poucos. No entanto, há um "ponto" onde ele está cedendo prótons com maior, digamos, "facilidade", seu pK - onde atingiu o equilíbrio da perda de H por um lado da reação e da recomposição do H ao ácido no outro lado. Tomada a solução tampão como um todo (mistura do ácido e da base), é nesse valor de pH onde a capacidade tamponante será maior (adicionando ácido ou base forte, a solução tamponará).