Una soluzione tampone è acqua miscelata con una sostanza chimica per conferirle proprietà speciali per quanto riguarda il pH (acidità). La sostanza chimica, nota come agente tampone, resiste alle variazioni di pH se esposta ad acidi e basi se opportunamente miscelata in una soluzione. Questa proprietà lo rende estremamente utile per proteggere apparecchiature sensibili, affrontare incidenti chimici e persino bilanciare i processi interni degli esseri viventi.
La forma acida di un agente tampone (HA) viene miscelata con la sua base coniugata (A-) in acqua per ottenere la soluzione. Una volta che esiste un equilibrio tra HA e A-, qualsiasi altro acido o base aggiunto sarà neutralizzato quando trasforma una porzione dell’agente tampone nella forma HA o A-. Il cambiamento nell’agente tampone inizialmente provoca un piccolo cambiamento nel pH della soluzione. Poiché la proporzione di HA e A- dell’agente cambia a causa dell’aggiunta di altri acidi e basi, la capacità tampone della soluzione diminuisce. Alla fine, un agente tampone può essere utilizzato fino al punto in cui non può più resistere in modo significativo alle variazioni di pH, il che significa che non è più utile per questo scopo.
Le soluzioni tampone e gli agenti tampone sono estremamente comuni. Il detersivo borace, ad esempio, può essere utilizzato per realizzarne uno semplice. Molte compresse antiacidi tradizionali sono, infatti, agenti tampone che funzionano all’interno del corpo umano. L’aspirina tamponata è un’aspirina che è stata trattata con un agente tampone per aiutare a ridurre le variazioni di pH dell’aspirina quando è esposta all’acido dello stomaco. Le sonde di pH sono protette dai danni se conservate in queste soluzioni.
Nel corpo umano, gli agenti tampone svolgono un ruolo vitale sia nella respirazione che nel mantenimento del livello di pH del corpo. Uno degli agenti più importanti nell’uomo è il bicarbonato. Quando l’anidride carbonica (CO2) si mescola con l’acqua (H2O), si forma acido carbonico (H2CO3). Il bicarbonato (HCO3-) è una dissociazione dell’acido carbonico. L’acido carbonico e il bicarbonato formano un equilibrio nel sangue che aiuta il corpo ad adattarsi ai cambiamenti di pH.
Proprio come una soluzione tampone, l’equilibrio bicarbonato/acido carbonico non resisterà più alle variazioni di pH se le loro proporzioni sono significativamente alterate. Gli eccessi di anidride carbonica vengono regolati formando anidride carbonica attraverso la rimozione dell’acqua dall’acido carbonico; l’anidride carbonica viene quindi espirata. Quantità eccessive di bicarbonato possono essere ridotte inalando più anidride carbonica, che viene poi trasformata in acido carbonico.