solutii tampon in sisteme biologice

SOLUTII TAMPON IN SOLUTII TAMPON IN SISTEME BIOLOGICESISTEME BIOLOGICE

Elevi: Drăiculescu Roxana Răgan Ramona Gioancă Simona

DEFINITIEDEFINITIESolutiile tampon sunt solutii de electroliti a caror Solutiile tampon sunt solutii de electroliti a caror prezenta se opune variatiei pH-ului atunci cand se prezenta se opune variatiei pH-ului atunci cand se adauga un acid sau o baza.Actiunea tampon este o adauga un acid sau o baza.Actiunea tampon este o consecinta a echilibrelor dintre apa,acizi slabi (HA),baze consecinta a echilibrelor dintre apa,acizi slabi (HA),baze (B),amfoliti (Z±) si ioni in care se transforma aceste (B),amfoliti (Z±) si ioni in care se transforma aceste specii în solutie apoasã.specii în solutie apoasã. Datorita reversibilitatii reactiei ,adaosul de acid tare Datorita reversibilitatii reactiei ,adaosul de acid tare la o solutie tampon de acetat nu produce o variatie mare la o solutie tampon de acetat nu produce o variatie mare a pH-ului ,deoarece acidul adaugat este neutralizat de a pH-ului ,deoarece acidul adaugat este neutralizat de ionul de acetat ce functioneaza ca baza.Similar, un ionul de acetat ce functioneaza ca baza.Similar, un adaos de hidroxid alcalin este neutralizat de ionul de adaos de hidroxid alcalin este neutralizat de ionul de hidroniu, conducand la formare de acid acetic.hidroniu, conducand la formare de acid acetic.

Fctorii ce modifica pH-ul solutiilor tamponFctorii ce modifica pH-ul solutiilor tampon

1.1.Efectele dilutieiEfectele dilutiei (raportul dintre o cantitate de solutie si cantitatea (raportul dintre o cantitate de solutie si cantitatea de solvent din acea solutie)de solvent din acea solutie) Prin diluarea solutiei tampon se modifica atat concentratia Prin diluarea solutiei tampon se modifica atat concentratia componentelor ei cat si taria ionica, ambele efecte avand drept componentelor ei cat si taria ionica, ambele efecte avand drept urmare o variatie a pH-ului.Un prim efect al dilutiei este datorat urmare o variatie a pH-ului.Un prim efect al dilutiei este datorat solventului amfiprotic(apa) care actioneaza , fie ca un acid slab, fie solventului amfiprotic(apa) care actioneaza , fie ca un acid slab, fie ca o baza slaba, deplasand echilibrele in sensul neutralizarii.Alt ca o baza slaba, deplasand echilibrele in sensul neutralizarii.Alt efect asupra coeficientilor de activitate , care cresc o data cu efect asupra coeficientilor de activitate , care cresc o data cu micsorarea tariei ionice prin diluare;pH-ul solutiilor tampon este mai micsorarea tariei ionice prin diluare;pH-ul solutiilor tampon este mai putin influentata de dilutie decat pH-ul solutiilor de acid putin influentata de dilutie decat pH-ul solutiilor de acid clorhidric.Solutiile de acizi si baze tari, desi au o capacitate de clorhidric.Solutiile de acizi si baze tari, desi au o capacitate de tamponare mai mare decat solutiile de acizi si baze slabe, isi tamponare mai mare decat solutiile de acizi si baze slabe, isi schimba mai mult pH-ul la diluare decat sistemele care contin schimba mai mult pH-ul la diluare decat sistemele care contin electroliti incomplet disociati.electroliti incomplet disociati.


2.2.Efectul de sareEfectul de sare

Sarurile neutre produc o micsorare a coeficientilor Sarurile neutre produc o micsorare a coeficientilor de activitate, efectul fiind contrar celui provocat de de activitate, efectul fiind contrar celui provocat de diluare.Astfel, prin adaos de saruri neutre, pH-ul solutiilor diluare.Astfel, prin adaos de saruri neutre, pH-ul solutiilor tampon baza slaba-sare se mareste, pe cand cel al tampon baza slaba-sare se mareste, pe cand cel al solutiilor de acid slab-sare este micsorat.In absenta unor solutiilor de acid slab-sare este micsorat.In absenta unor interactiuni directe intre sarea adaugata si componenta interactiuni directe intre sarea adaugata si componenta tamponului, variatia pH-ului este cauzata in principal de tamponului, variatia pH-ului este cauzata in principal de influenta asupra coeficientilor de activitate si in mai mica influenta asupra coeficientilor de activitate si in mai mica masura datorita schimbarii raportului de tamponare.masura datorita schimbarii raportului de tamponare.

3.3.Efectele variatiei temperaturiiEfectele variatiei temperaturii Efectul variatiilor de temperatura asupra paH-Efectul variatiilor de temperatura asupra paH-ului(sarii) unei solutii tampon se pot gasi prin derivarea in ului(sarii) unei solutii tampon se pot gasi prin derivarea in raport cu temperatura a legii actiunii maselor, raport cu temperatura a legii actiunii maselor, corespunzatoare cazului concret considerat.Pentru multi corespunzatoare cazului concret considerat.Pentru multi electroliti slabi, curbele variatiei constantei de disociere electroliti slabi, curbele variatiei constantei de disociere cu temperatura au o forma parabolica, cu un minim in cu temperatura au o forma parabolica, cu un minim in domeniul de temperatura cuprins intre 0ºC si domeniul de temperatura cuprins intre 0ºC si 60ºC.Minimul acesta este in general deplasat catre 60ºC.Minimul acesta este in general deplasat catre temperatura de 60C, o data cu descresterea tariei temperatura de 60C, o data cu descresterea tariei acidului sau catre 0 C cand descreste taria bazei.acidului sau catre 0 C cand descreste taria bazei.


4.4.Efectul presiuniiEfectul presiunii Echilibrele in solutie sunt mult mai putin influentate Echilibrele in solutie sunt mult mai putin influentate de variatiile presiunii decat de variatiile temperaturii. In de variatiile presiunii decat de variatiile temperaturii. In consecinta, modificarea paH-ului solutiilor tampon, consecinta, modificarea paH-ului solutiilor tampon, cauzata de schimbarile presiunii barometrice, poate fi cauzata de schimbarile presiunii barometrice, poate fi neglijata. Totusi, cand variatiile sunt foarte mari, de neglijata. Totusi, cand variatiile sunt foarte mari, de ordinul a sute de atmosfere, modificarile paH-ului sunt ordinul a sute de atmosfere, modificarile paH-ului sunt sesizabile datorita variatiilor de volum rezultate din sesizabile datorita variatiilor de volum rezultate din fenomenul de electrostrictiune al dizolvantului.Acest fenomenul de electrostrictiune al dizolvantului.Acest fenomen, este cu atat mai puternic cu cat creste sarcina fenomen, este cu atat mai puternic cu cat creste sarcina ionica si descreste marimea razelor ionilor. ionica si descreste marimea razelor ionilor.


Solutii tampon etalonSolutii tampon etalon

Standarde primare.Standarde primare. Importanta masurilor de pH in diferite domenii a dus la Importanta masurilor de pH in diferite domenii a dus la standardizarea metodelor in tari ca Anglia, Japonia si U.S.A.In standardizarea metodelor in tari ca Anglia, Japonia si U.S.A.In esenta, recomandarile facute de I.U.P.A.C in 1959 pentru adoptatea esenta, recomandarile facute de I.U.P.A.C in 1959 pentru adoptatea une scari internationale de pH ar fi urmatoarele:une scari internationale de pH ar fi urmatoarele: • • simbolul pH(X) se refera la valoarea practica a pH-ului simbolul pH(X) se refera la valoarea practica a pH-ului determinat experimental.Valorile standard, bazate pe activitatea determinat experimental.Valorile standard, bazate pe activitatea conventionala a ionului de hidrogen se noteaza cu paH sau pH(S);conventionala a ionului de hidrogen se noteaza cu paH sau pH(S); • • scara de pH este realizata prin adoptarea uneia sau mai scara de pH este realizata prin adoptarea uneia sau mai multor standarde primare;multor standarde primare; • • determinarea pH(S)-ului solutiilor standard primare se face determinarea pH(S)-ului solutiilor standard primare se face dupa procedeul elaborat de Biroul National de Standarde American.dupa procedeul elaborat de Biroul National de Standarde American.

Definitia operationala a pH-ului, implica utilizarea unor Definitia operationala a pH-ului, implica utilizarea unor solutii standard de pH(S) cunoscut.Considerentul solutii standard de pH(S) cunoscut.Considerentul constantei potentialului de jonctiune lichida impune constantei potentialului de jonctiune lichida impune anumite conditii acestor standarde:sa fie solutii apoase, anumite conditii acestor standarde:sa fie solutii apoase, cu tarie ionica mai mica de 0,1 si sa aiba pH(S)-ul cu tarie ionica mai mica de 0,1 si sa aiba pH(S)-ul cuprins intre valorile de2,5 si 11,5pH.Este important ca cuprins intre valorile de2,5 si 11,5pH.Este important ca temperatura, schimbarea concentratiei (prin dilutie sau temperatura, schimbarea concentratiei (prin dilutie sau evaporare) sau contaminarea accidentala cu baze sau evaporare) sau contaminarea accidentala cu baze sau acizi tari sa nu modifice mult pH(S)-ul solutiei acizi tari sa nu modifice mult pH(S)-ul solutiei standard.din aceste motive, standardele primare sunt standard.din aceste motive, standardele primare sunt solutii tampon, alese astfel incat sa indeplineasca toate solutii tampon, alese astfel incat sa indeplineasca toate conditiile amintite.Pentru alegerea unei solutii tampon ca conditiile amintite.Pentru alegerea unei solutii tampon ca standard primar, trebuie mai intai sa se determine cu standard primar, trebuie mai intai sa se determine cu precizie valoarea pH(S)-ului sau si sa se studieze precizie valoarea pH(S)-ului sau si sa se studieze caracteristicile ei tampon.caracteristicile ei tampon.


Standarde secundareStandarde secundare Cu ajutorul standardelor primare se pot face masuri directe ale Cu ajutorul standardelor primare se pot face masuri directe ale valorilor pH numai in solutii apoase diluate de aciditati valorilor pH numai in solutii apoase diluate de aciditati mijlocii.constanta valorii potentialului de jonctiune intre cele doua mijlocii.constanta valorii potentialului de jonctiune intre cele doua operatii de etalonare si masura a pH-ului este totusi asigurata si in operatii de etalonare si masura a pH-ului este totusi asigurata si in alte medii, daca tamponul cu care se face etalonarea este apropiat alte medii, daca tamponul cu care se face etalonarea este apropiat ca pH, tarie ionica si solvent, de solutia al carui pH trebuie ca pH, tarie ionica si solvent, de solutia al carui pH trebuie masurat.Aceste solutii tampon, desi au mai putine calitati si o masurat.Aceste solutii tampon, desi au mai putine calitati si o aplicabilitate mai restransa ca standardele primare, sunt mai aplicabilitate mai restransa ca standardele primare, sunt mai potrivite totusi pentru standardizarea masurilor de pH in medii cu potrivite totusi pentru standardizarea masurilor de pH in medii cu caracteristici asemanatoare lor, deci pot constitui standarde caracteristici asemanatoare lor, deci pot constitui standarde secundare.Pana in prezent, ca standarde secundare au fost secundare.Pana in prezent, ca standarde secundare au fost adoptate pentru solutii apoase hidroxidul de calciu saturat la 25º C adoptate pentru solutii apoase hidroxidul de calciu saturat la 25º C si tetroxalatul de potasiu 0,05m. si tetroxalatul de potasiu 0,05m.


In practica sunt necesare si masurari ale pH -ului pentru In practica sunt necesare si masurari ale pH -ului pentru solutii mai concentrate, cu o tarie ionica mai mare de 0,1 solutii mai concentrate, cu o tarie ionica mai mare de 0,1 (limita impusa pentru etalonarea cu solutiile standard (limita impusa pentru etalonarea cu solutiile standard primare).Pentru masuri directe de pH, neafectate de primare).Pentru masuri directe de pH, neafectate de variatia potentialului de jonctiune lichida, este necesara variatia potentialului de jonctiune lichida, este necesara constituirea unei scari de solutii tampon cu tarie ionica constituirea unei scari de solutii tampon cu tarie ionica ridicata.In aceasta situatie, metoda preconizata de ridicata.In aceasta situatie, metoda preconizata de B.N.S. American, fiind limitata la tarii ionice mai mici de B.N.S. American, fiind limitata la tarii ionice mai mici de 0,1, nu mai poate fi utilizata pentru determinarea paH-0,1, nu mai poate fi utilizata pentru determinarea paH-urilor unor astfel de solutii.La baza scarii de pH realizata urilor unor astfel de solutii.La baza scarii de pH realizata in medii concentrate, sta teoria activitatii compensate a in medii concentrate, sta teoria activitatii compensate a lui G.Valensi.Conform acestei teorii,introducerea notiunii lui G.Valensi.Conform acestei teorii,introducerea notiunii de activitate compensata face ca atat relatiile de activitate compensata face ca atat relatiile termodinamice cat si notiunea de pH sa-si pastreze termodinamice cat si notiunea de pH sa-si pastreze semnificatia in astfel de medii.semnificatia in astfel de medii.



Amestecuri tamponAmestecuri tampon In multe echilibre influentate de pH, este necesar ca valoarea In multe echilibre influentate de pH, este necesar ca valoarea aciditatii sa fie mentinuta constanta.Acest lucru se poate realiza aciditatii sa fie mentinuta constanta.Acest lucru se poate realiza

adaugand in solutia respectiva un amestec tampon cu adaugand in solutia respectiva un amestec tampon cu caracteristici convenabil alese scopului urmarit.In primul rand caracteristici convenabil alese scopului urmarit.In primul rand trebuie ca substantele din care este alcatuit tammonul sa fie trebuie ca substantele din care este alcatuit tammonul sa fie

compatibile cu mediul, adica sa nu duca la reactii secundare de compatibile cu mediul, adica sa nu duca la reactii secundare de precipitare,complexare,redox etc.Desigur, amestecul tampon precipitare,complexare,redox etc.Desigur, amestecul tampon

trebuie ales astfel ca sa fixeze valoarea pH-ului solutiei la trebuie ales astfel ca sa fixeze valoarea pH-ului solutiei la valoarea dorita.In acest sens, este necesar ca tamponul sa aiba valoarea dorita.In acest sens, este necesar ca tamponul sa aiba o capacitate de tamponare ridicata si un coeficient de dilutie mic, o capacitate de tamponare ridicata si un coeficient de dilutie mic,

pentru a nu se modifica mult pH-ul la introducerea lui in pentru a nu se modifica mult pH-ul la introducerea lui in solutie.Pentru aceste motive, gama de amestecuri tampon este solutie.Pentru aceste motive, gama de amestecuri tampon este variata si in general solutiile sunt mai concentrate.Ele sunt mai variata si in general solutiile sunt mai concentrate.Ele sunt mai

putin potrivite ca solutii standard, dar foarte utile pentru controlul putin potrivite ca solutii standard, dar foarte utile pentru controlul pH-ului.pH-ului.


Utilizarea solutiilor tamponUtilizarea solutiilor tampon Solutiile tampon servesc pentru atingerea a doua scopuri:Solutiile tampon servesc pentru atingerea a doua scopuri: • • masurarea pH-ului unei solutii etalonata in prealabil cu o solutie masurarea pH-ului unei solutii etalonata in prealabil cu o solutie tampon standard;tampon standard; • • fixarea activitatii ionolui de hidrogen la o anumita valoare, prin fixarea activitatii ionolui de hidrogen la o anumita valoare, prin adaosul direct de tampon in solutie.adaosul direct de tampon in solutie. Alegerea unui standard pentru etalonare implica intai stabilirea Alegerea unui standard pentru etalonare implica intai stabilirea aproximativa a pH-ului, tariei ionice si compozitiei mediului al carui aproximativa a pH-ului, tariei ionice si compozitiei mediului al carui pH trebuie masurat.Pe baza datelor initiale, completate eventual si pH trebuie masurat.Pe baza datelor initiale, completate eventual si cu masuri asupra conductibilitatii soloutiei, se alege cel mai potrivit cu masuri asupra conductibilitatii soloutiei, se alege cel mai potrivit standard din anexa. In acest fel se asigura o variatie minima a standard din anexa. In acest fel se asigura o variatie minima a potentialului de jonctione si deci o precizie ridicata a valorilor pH potentialului de jonctione si deci o precizie ridicata a valorilor pH masurate.masurate.

Introducerea de substanta tampon in solutie pentru a fixa nivelul Introducerea de substanta tampon in solutie pentru a fixa nivelul activitatii ionului de hidrogen la o anumita valoare, pune si problema activitatii ionului de hidrogen la o anumita valoare, pune si problema compatibilitatii substantei respective cu mediul. In privinta compatibilitatii substantei respective cu mediul. In privinta caracteristicilor ce trebuie vizate, acestea depind de conditia si caracteristicilor ce trebuie vizate, acestea depind de conditia si evolutie ulterioara a mediului respectiv.Astfel,daca se face diluarea evolutie ulterioara a mediului respectiv.Astfel,daca se face diluarea mediulu, tamponul ales trebuie sa aiba un indice de dilutie mic; daca mediulu, tamponul ales trebuie sa aiba un indice de dilutie mic; daca vor fi variatiimari de temperatura, coeficientul de temperatura vor fi variatiimari de temperatura, coeficientul de temperatura trebuie sa fie mic.Pentru controlul unei reactii acid-baza trebuie ales trebuie sa fie mic.Pentru controlul unei reactii acid-baza trebuie ales un tampon cu capacitate mare de tamponare, pe cand daca este un tampon cu capacitate mare de tamponare, pe cand daca este vorba de un mediu puternic salin, se cauta un amestec tampon mai vorba de un mediu puternic salin, se cauta un amestec tampon mai putin influentat de efectul de sare. Atingerea acestor scopuri diferite putin influentat de efectul de sare. Atingerea acestor scopuri diferite se poate face deoarece actualmente exista o multitudine de se poate face deoarece actualmente exista o multitudine de amestecuri si solutii tampon. In general acestea se obtin usor, fie amestecuri si solutii tampon. In general acestea se obtin usor, fie prin cantarirea si dizolvarea substantelor solide, fie prin amestecul prin cantarirea si dizolvarea substantelor solide, fie prin amestecul unor solutii initiale.unor solutii initiale.


solutii tampon in sisteme biologice

Documents