Salute e malattia
Nel 1908, Lawrence Joseph Henderson scrisse un'equazione matematica delineando la funzione dell'acido carbonico come soluzione tampone mentre analizzava l'acidosi metabolica. Karl Albert Hasselbalch convertì la formula nel 1916 in termini logaritmici, producendo così l'Equazione di Henderson-Hasselbalch, ancora in uso oggi.
Le soluzioni tampone sono composte da un acido debole e il suo sale o una base debole e il sale di quell'acido o base particolare. Le soluzioni tampone resistono ai cambiamenti di pH quando quantità minori di un acido o una base sono aggiunte. Sono usate come mezzo per mantenere il pH a un valore invariabile in una varietà di applicazioni chimiche.
Una soluzione tampone deve avere elementi che dispatcheranno eventuali ioni idrogeno o ioni idrossido che possono essere aggiunti. Senza questi ingredienti, il pH cambierà. Soluzioni tampone acide e alcaline ottengono questo in modi diversi.
Le soluzioni tampone acide hanno un pH minore di 7. Sono comunemente fatte con un acido debole e un sale di sodio. Le soluzioni tampone fosfato sono particolarmente utili in applicazioni biologiche. Poiché ha costanti di dissociazione multiple, i tamponi fosfato possono essere preparati a tutti e tre i pH, che sono 2,15, 6,86 e 12,32. Cambiare il rapporto di acido a sale o applicare un acido diverso e uno dei suoi sali è ciò che altera il pH della soluzione tampone. Le soluzioni tampone alcaline hanno un pH maggiore di 7. Queste sono tipicamente fatte con una base debole e uno dei suoi sali. Di nuovo, cambiare le concentrazioni non altererà il pH finché rimangono uguali.
Il Principio di Le Chatelier spiega che i cambiamenti imposti su una soluzione in equilibrio avvengono con cambiamenti in concentrazione, pressione o temperatura. Questa equazione aiuta a determinare quale effetto l'aumento o la diminuzione di un componente della soluzione avrà sulla soluzione mentre si adatta a un nuovo equilibrio e controbilancia il cambiamento che è stato fatto. Il Principio di Le Chatelier è riferito quando si creano soluzioni tampone per predeterminare l'esito e il successo della soluzione.
Molti organismi prosperano solo in un range di pH comparativamente modesto utilizzando il sangue come loro soluzione tampone naturale. Tamponi disciolti nel sangue mantengono il pH del sangue relativamente costante, con l'assistenza di altri organi. Per esempio, i reni aiutano a rimuovere sostanze chimiche in eccesso dal sangue per prevenire accumulo eccessivo e insufficienza renale. I polmoni aiutano a controbilanciare le attività che abbassano il pH, come l'esercizio, ritirando anidride carbonica, un componente del principale tampone pH nel sangue.
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