Solução-tampão

A solução-tampão é uma mistura resultante da junção de um ácido ou base fraca com um sal.

O sangue é um exemplo de solução-tampão natural
O sangue é um exemplo de solução-tampão natural

A solução-tampão é uma mistura homogênea formada pela junção de duas outras soluções aquosas (misturas homogêneas nas quais o solvente é a água): uma de um ácido (HX) ou base (YOH) fraca e outra de um sal (ZX ou YD).

As bases fracas são aquelas que não apresentam elementos das famílias IA e IIA, exceto o elemento magnésio (pertencente à família IIA). Já os ácidos fracos são todos aqueles cuja subtração do número de oxigênios pelo número de hidrogênios resulta em 1 ou quando não são HCl, HBr, HI ou HF.

Assim, de acordo com a definição acima, temos a possibilidade de formar dois tipos diferentes de solução-tampão:

→ Solução-tampão ácida:

É o tampão formado por um ácido fraco (HX) e um sal solúvel (ZX). É importante observar que o sal deve apresentar o mesmo ânion do ácido utilizado. Como apresenta ácido, essa solução sempre apresenta um pH menor que 7.

→ Solução-tampão básica:

É o tampão formado por soluções com uma base fraca (YOH) e um sal solúvel (YD). É importante observar que o sal deve apresentar o mesmo ânion da base utilizada. Como apresenta base, essa solução sempre apresenta um pH maior que 7.

Característica fundamental de uma solução-tampão

Além de saber reconhecer quando temos uma solução-tampão, devemos conhecer a sua característica fundamental, que é a chamada capacidade tamponante.

Define-se capacidade tamponante como a capacidade da solução-tampão de não sofrer mudanças significativas no seu pH ao receber soluções formadas por bases ou ácidos fortes.

É importante lembrar que existe um limite para as quantidades de ácido ou de base adicionadas a uma solução-tampão antes que um dos componentes seja totalmente consumido. Esse limite é conhecido como a capacidade tamponante de uma solução-tampão e é definido como a quantidade de matéria de um ácido ou base forte necessária para que um litro da solução-tampão sofra uma variação de uma unidade no pH.

Efeito da adição de ácido forte a uma solução-tampão

Vamos supor que temos uma solução-tampão formada pelo ácido HX e o sal ZX. O ácido em água ioniza-se pouco (por ser fraco, produz poucos íons) e o sal dissociar-se muito (libera muitos íons) por ser solúvel.

Equação de ionização de um ácido qualquer
Equação de ionização de um ácido qualquer

Equação de dissociação de um sal qualquer
Equação de dissociação de um sal qualquer

Como o ácido ioniza-se pouco, seu equilíbrio é deslocado para a esquerda (formação do ácido), enquanto o equilíbrio da dissociação do sal é deslocado para a direita por ser solúvel (liberação dos íons).

Se adicionarmos um pouco de ácido forte, como o HCl, teremos um aumento da quantidade de H+ no tampão, já que esse ácido ioniza-se muito (equilíbrio deslocado para a direita):

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Equação de ionização do ácido HCl
Equação de ionização do ácido HCl

O H+ proveniente do ácido forte interage com o X- proveniente do sal, formando novas moléculas do ácido:

Equação de formação do ácido
Equação de formação do ácido

O pH da solução não sofre alteração porque os H+ que foram adicionados são neutralizados pelos ânions CN- provenientes do sal.

Efeito da adição de uma base a uma solução-tampão

Se adicionarmos uma base forte, como o NaOH, teremos um aumento da quantidade de OH- no tampão, já que essa base dissocia-se muito (equilíbrio deslocado para a direita):

Equação de dissociação do NaOH
Equação de dissociação do NaOH

O OH- proveniente da base forte interage com o H+ proveniente do ácido, formando moléculas de água:

Equação de formação da água
Equação de formação da água

O pH da solução não sofre alteração porque as moléculas de água formadas aumentam a ionização do ácido HX, normalizando a quantidade de H+.

Exemplo de solução-tampão

Um exemplo de solução-tampão é a mistura formada por uma solução de ácido hipobromoso (HBrO) e uma solução de hipobromito de sódio (NaBrO). Trata-se de uma solução-tampão porque o ácido hipobromoso é fraco e o sal hipobromito de sódio apresenta um íon em comum com o ácido, que é o ânion cianeto (BrO-).

Veja as equações de equilíbrio para o sal e para o ácido:

  • Para o ácido

O ácido hipobromoso é um ácido fraco (produz poucos íons). Sua equação de equilíbrio apresenta-se deslocada para a esquerda (sentido de formação do ácido), ou seja, a reação reversível ocorre mais do que a de formação dos íons.

Equação que representa o equilíbrio de ionização do ácido
Equação que representa o equilíbrio de ionização do ácido

  • Para o sal

Por ser solúvel em água, o hipobromito de sódio sofre dissociação, liberando muitos íons. Dessa forma, sua equação de equilíbrio está deslocada para a direita (sentido de liberação dos íons), ou seja, a reação direta ocorre mais que a inversa (formação do sal).

Equação que representa o equilíbrio de dissociação do sal
Equação que representa o equilíbrio de dissociação do sal

a) Se adicionarmos a base KOH

O KOH é uma base forte, logo, adicionará íons OH- no meio, que interagirão com o H+ do ácido, formando água. O aumento da quantidade de água favorece o aumento da ionização do ácido HBrO, mantendo a quantidade de H+ e o pH constantes.

b) Se adicionarmos o ácido HI

O HI é um ácido forte, logo, adicionará íons H+ no meio, que interagirão com o BrO- do sal, formando o ácido HBrO.

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