Quimica

Tampon
Un tampón, buffer, solución amortiguadora o solución reguladora es la mezcla en concentraciones relativamente elevadas de un ácido débil y su base conjugada, es decir, sales hidrológicamente activas. Tienen la propiedad de mantener estable el pH de una disolución frente a la adición de cantidades relativamente pequeñas de ácidos o bases fuertes. Este hecho es de vital importancia, ya quesolamente un leve cambio en la concentración de hidrogeniones en la célula puede producir un paro en la actividad de las enzimas.
Se puede entender esta propiedad como consecuencia del efecto ion común y las diferentes constantes de acidez o basicidad: una pequeña cantidad de ácido o base desplaza levemente el equilibrio ácido-base débil, lo cual tiene una consecuencia menor sobre el pH.1
Cadasistema buffer tiene su propio rango efectivo de pH, el cual dependerá de la constante de equilibrio del ácido o base empleado. Son importantes en el laboratorio y en la industria, y también en la química de la vida. Tampones típicos son el par amoníaco-catión amonio, ácido acético-anión acetato, anión carbonato-anión bicarbonato, ácido cítrico-anión citrato o alguno de los pares en la disociacióndel ácido fosfórico.

Mecanismo de actuación de las soluciones tampón
Para poder entender con claridad el mecanismo que utiliza el organismo para evitar cambios significativos de pH, pondremos un ejemplo de actuación del tampón de más importancia en el organismo, el equilibrio de acido carbonico (H2CO3) y bicarbonato (HCO3-), presente en el líquido intracelular y en la sangre. Como productodel metabolismo se produce CO2 que al reaccionar con las moléculas de agua produce acido carbónico, un compuesto inestable que se disocia parcialmente y pasa a ser bicarbonato según el siguiente equilibrio:
CO2 + H2O  H2CO3  HCO3- + H+
Entonces, el bicarbonato resultante se combina con los cationes libres presentes en la célula, como el sodio, formando así Bicarbonato sódico (NaHCO3), que actuarácomo tampón ácido. Supongamos que entra en la célula un ácido fuerte, por ejemplo, acido clorhídrico (HCl):
HCl + NaHCO3 → NaCl + CO2 + H2O
Como se puede ver en la anterior reacción el efecto acido clorhídrico  queda neutralizado por el bicarbonato de sodio y resultan como productos sustancias que no provocan cambios en el pH celular y lo mantienen en su valor normal, que es 7,4.

Calculo delpH de disoluciones Buffer

Frecuentemente se utiliza la ecuación de Henderson-Hasselbalch  para el cálculo del pH en soluciones reguladoras. Sin embargo, debe aclararse que esta ecuación no es aplicable en todos los casos, ya que para su deducción se realiza una serie de suposiciones. Esta ecuación suele proporcionar resultados incorrectos cuando las concentraciones del ácido y su base conjugada(o de la base y su ácido conjugado) son bajas. Para el cálculo del pH, se debe saber el pKa del ácido y la relación entre la concentración de sal y ácido, como se observa a continuación

Recordemos que pKa de un ácido débil se obtiene a partir de su constante de acidez (Ka) y es específico para cada ácido. Supongamos que disponemos de una determinada cantidad de un ácido débil, porejemplo, acido láctico de concentración 10 mM. Sabemos, que la concentración de su sal conjugada, el lactato, es de 2 mM y que el pKa ácido del acido láctico es 3,86. Por tanto, podemos calcular el pH del acido láctico en una solución acuosa sin ningún tipo de sistema taponador con la ecuación de Henderson-Hasselbalch :
CH3-CHOH-COOH  CH3-CHOH-COO- + H+
pH = 3,86 + log (2 mM/ 10mM) = 3,86 - 0,7 = 3,16
Portanto, el pH de una solución acuosa de acido láctico de concentración 10 mM, sin la intervención de ningún tampón es 3,16. Es decir que si esto se produjese en el líquido intracelular y no existieran las soluciones amortiguadoras su pH estándar de 7,4 bajaría bruscamente hasta 3,16. Sin embargo, esto no ocurre en nuestro organismo gracias a los tampones químicos.
Si reflexionamos sobre la...