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-.