¿Qué es un agente de amortiguación?

En la química-base ácida, un agente amortiguador es una sustancia que puede usarse para mantener una solución a un pH constante o nivel de acidez-alcalinidad. Los ácidos en la solución acuosa proporcionan iones de hidronio (H ₃ O +), mientras que el alcalino proporciona iones hidróxido (OH -). El pH de la solución es una medida de las concentraciones relativas de estos iones. Una solución que contiene un agente de amortiguación puede, hasta un punto, absorber los iones de hidronio o hidróxido adicionales que se introducen cuando se agrega un ácido o base sin ninguna alteración a la relación H ₃ o +/oh -, y por lo tanto, no hay cambio en el pH. Los tampones naturales se encuentran en los sistemas biológicos y los agentes de amortiguación tienen muchos usos en química e industria.

Cuando un ácido se disuelve en agua, en mayor o menor medida se ionizará en iones H+ y aniones cargados negativamente. Los iones H + se combinan con agua para formar iones de hidronio (h ₃ o +) y tEl anión negativo se conoce como la base conjugada. Aqueous hydrochloric acid, for example, forms hydronium ions and the conjugate base is the chloride ion: HCl + H₂O → H₃O⁺ + Cl^-. The conjugate base can react with hydronium ions to re-form the acid, but in this case, the chloride El ion es una base débil, por lo que el ácido clorhídrico en el agua consiste casi en su totalidad de iones de hidroxonio e iones de cloruro, lo que lo convierte en un ácido fuerte. Sin embargo, en un ácido débil, la reacción inversa es significativa porque la base conjugada es más fuerte y, por lo tanto, la concentración de iones de hidronio es menor.

Una mezcla que contiene una sal de un ácido débil junto con el ácido del que se deriva a menudo puede usarse como agente de amortiguación ácida; La sal garantiza un suministro abundante de la base conjugada del ácido. Los ácidos fuertes y sus sales no son útiles como agentes amortiguadores, comoUn agente de amortiguación ácida necesita grandes cantidades de ácido para estar presente en forma no ionizada y porque el pH, en cualquier caso, generalmente debe mantenerse a un valor casi neutral o solo moderadamente ácido o alcalino. Del mismo modo, un agente de amortiguación alcalina generalmente involucra una sal de un álcali débil junto con el álcali mismo.

Un ejemplo simple de una solución de amortiguación ácida es una solución acuosa de ácido acético y acetato de sodio. El ácido acético es un ácido débil, por lo que la mayor parte no se ionizará. Al agregar un ácido, los iones de hidronio adicionales reaccionarán con los iones de acetato del acetato de sodio, formando más ácido acético, que permanecerá en su mayoría no ionizado y, por lo tanto, no tendrá mucho efecto en el pH. Cuando se agrega un álcali, los iones de hidróxido adicionales (OH -) reaccionarán con el ácido acético para formar iones de acetato y agua, y con la menor cantidad de iones de hidronio para formar más agua, nuevamente con poco efecto en el pH.

Los organismos vivos emplean bufferiagentes ng en varios roles. Por ejemplo, el pH de la sangre debe mantenerse cerca de 7.4, ligeramente en el lado alcalino del neutral. Dado que una amplia variedad de productos químicos de acidez y alcalinidad variables puede ingresar al torrente sanguíneo de los alimentos que se ingieren, es necesario un agente amortiguador para garantizar que este valor se mantenga. Esto se logra mediante una combinación de ácido carbónico (h ₂ co ₃ ) e iones de carbonato de hidrógeno (HCO ₃ -).

Los agentes de amortiguación se utilizan ampliamente en la industria y en muchos productos comunes. Se usan en detergentes, en alimentos y en la elaboración de la cerveza para garantizar que el pH permanezca dentro del rango requerido por las levaduras responsables de la fermentación. El champú funciona mejor cuando es ligeramente ácido y generalmente contiene un agente amortiguador para evitar la pérdida de acidez durante el uso. Los buffers también se usan mucho en biología y bioquímica. Good's Buffers, desarrollado en la década de 1960 por N.E. Bien, son un grupo de agentes amortiguadores cuidadosamente designed no interferir con las reacciones biológicas.