Tra gli argomenti più temuti per la chimica al test d’ingresso c’è sicuramente l’esercizio relativo alla soluzione tampone. Si tratta di una prova abbastanza difficile, che richiede non solo un’ottima conoscenza teorica della materia, ma anche una discreta dose di sangue freddo.
E’ per questo, però, che abbiamo deciso di fornirvi alcuni strumenti per poter affrontare efficacemente la prova, elencando 3 cose da sapere per il test sulla soluzione tampone.
1. Cos’è la soluzione tampone?
Si tratta di una particolare tipologia di soluzioni presenti in chimica, all’interno delle quali il pH della sostanza di partenza non subisce alcuna variazione significativa, pur a fronte dell’aggiunta di dosi moderate di elementi acidi o basici. Il modello in questione è particolarmente importante in tutti i cicli biologici in cui è fondamentale la caratteristica di non alterabilità della componente acida o basica dell’elemento: non a caso nel nostro corpo sono presenti moltissimi casi di soluzione tampone, tutti con il compito specifico di inibire la formazione di danni o lesioni ai tessuti e malfunzionamenti dei processi biochimici fondamentali.
2. Come sono composte le soluzioni tampone?
La soluzione tampone è strutturata sempre in due diversi modi:
- partendo da un acido debole, al quale si coniuga una base (e si parla in questo caso di sale dell’acido debole);
- partendo da una base debole, cui si somma un acido coniugato (in questo caso si parla di sale della base debole).
Un esempio della prima tipologia di soluzione è data dall’acido acetico, l’acido debole CH3COOH, e dall’acetato di sodio (CH3COONa, che è il sale dell’acido). Questa soluzione, una volta combinata, dà luogo a due processi contemporanei:
- CH3COOH + H2O ←→ CH3COO- + H3O+ (con dissociazione parziale) [la reazione si DISSOCIA PARZIALMENTE];
- CH3COONa → CH3COO– + Na+ (in cui si riscontra una dissociazione totale della reazione).
Come si può vedere, all’esito del processo si riscontra una grande concentrazione (anche simile dal punto di vista delle quantità) del medesimo composto: l’effetto tampone consiste proprio in questo risultato.
Una cosa molto importante da sapere riguarda la possibilità che il test vi chieda di calcolare l’aggiunta di acidi e basi forti. In particolare:
- se si aggiunge un acido forte, si riscontra necessariamente una maggiore concentrazione di H3O+, con la produzione di un reagente;
- viceversa, se si aggiunge una base forte, l’elemento OH-, ottenuto dalla reazione per liberazione dalla base, va a neutralizzare lo ione H3O+, il che comporta un riequilibrio rispetto al composto di partenza.
3. Quali sono gli elementi che possono essere richiesti in un calcolo?
La gran parte dei calcoli che viene richiesta in un test a proposito di soluzione tampone riguarda sempre i medesimi elementi. I due più importanti sono la concentrazione dell’elemento H+ e il calcolo del pH complessivo.
Per quanto riguarda il primo, si utilizzano generalmente due formule:
- H+ ricavato da Ka · Ca/Cs, dove Ca è l’acido, Cs il sale e Ka la costante di dissociazione;
- H+ = Ka · Na/Ns, dove na indica la mole di acido e ns la mole di sale.
Per quanto concerne, invece, il calcolo del pH presente nella soluzione tampone, si utilizza l’equazione Henderson-Hasselbach, per cui: pH=pKa+log10[A-]/[HA], dove:
- pKa viene calcolato come -log Ka;
- [A–] è la concentrazione del sale (CH3COO- nell’esempio fatto sopra);
- [HA] quella dell’acido (CH3COOH).