Glosario de química

Disolución tampón

Una disolución tampón es una mezcla que resiste cambios en el pH al añadir ácidos o bases.

Definición de disolución tampón

Una disolución tampón (también llamada buffer, amortiguadora o reguladora) es una mezcla acuosa de un ácido débil y su base conjugada (o de una base débil y su ácido conjugado) que mantiene el pH casi constante cuando se añaden pequeñas cantidades de ácido o de base.

Su capacidad para resistir cambios de pH se llama capacidad tamponadora y depende de la concentración de los componentes y de su relación.

Por qué funcionan los tampones

Cuando añades un ácido (H⁺) a un tampón, la base conjugada lo captura:

A⁻ + H⁺ → HA

Cuando añades una base (OH⁻), el ácido débil neutraliza:

HA + OH⁻ → A⁻ + H₂O

En ambos casos, la concentración de protones libres (H⁺) apenas cambia, y por tanto el pH se mantiene estable.

Ecuación de Henderson-Hasselbalch

La fórmula clave para calcular el pH de un tampón es:

pH = pKa + log ([A⁻] / [HA])

donde:

• pKa: la constante de disociación del ácido débil (en escala logarítmica).
• [A⁻]: concentración de la base conjugada.
• [HA]: concentración del ácido débil.

Consecuencias importantes:

• Cuando [A⁻] = [HA], log(1) = 0, así que pH = pKa. El tampón está en su punto de máxima capacidad tamponadora.
• Si quieres preparar un tampón a un pH determinado, eliges un ácido débil cuyo pKa esté dentro de ±1 unidad del pH deseado.
• La concentración total (suma de HA + A⁻) determina la capacidad del tampón: cuanta más cantidad, más resistente al cambio.

Tampones comunes en química

Tampones biológicos

El cuerpo humano usa varios tampones para mantener el pH dentro de rangos vitales:

• Tampón bicarbonato (H₂CO₃ / HCO₃⁻): el principal en sangre y fluidos extracelulares. Mantiene el pH plasmático entre 7,35 y 7,45. Está acoplado al equilibrio respiratorio: el CO₂ exhalado regula la concentración de H₂CO₃.
• Tampón fosfato (H₂PO₄⁻ / HPO₄²⁻): principal en el interior de las células (pH ~7,2).
• Tampón hemoglobina: la hemoglobina de los glóbulos rojos amortigua los protones generados por el metabolismo.
• Tampón proteico: los grupos ácido carboxílico y amino de las proteínas también amortiguan.

Cuando estos tampones fallan, el pH sanguíneo se altera y aparecen los cuadros de acidosis (pH < 7,35) o alcalosis (pH > 7,45), ambos peligrosos.

Aplicaciones prácticas

• Bioquímica de laboratorio: prácticamente todas las técnicas (cromatografía, electroforesis, PCR, cultivos celulares) requieren tampones a pH controlado.
• Industria farmacéutica: los medicamentos en disolución (suero fisiológico tamponado, colirios) llevan tampones para estabilizar el principio activo.
• Industria alimentaria: tampones citrato y fosfato como aditivos (E330, E338, E339).
• Productos cosméticos: champús y cremas tamponadas en el pH óptimo de la piel (~5,5).
• Acuariofilia y piscinas: ajuste del pH del agua para que sea estable y compatible con peces o nadadores.

Cómo preparar un tampón en el laboratorio

Procedimiento típico:

1. Elige el ácido débil cuyo pKa esté cerca del pH deseado (±1 unidad).
2. Calcula la relación [A⁻] / [HA] con Henderson-Hasselbalch: [A⁻] / [HA] = 10^(pH − pKa).
3. Pesa los reactivos: ácido + base conjugada (sal sódica).
4. Disuelve en agua destilada y ajusta el pH con NaOH o HCl si es necesario.
5. Mide con pH-metro y conserva refrigerado.

Errores frecuentes en exámenes

• Confundir tampón con disolución neutra: un tampón no tiene por qué tener pH 7. Solo significa que su pH es estable ante cambios pequeños.
• Olvidar la unidad logarítmica: una unidad de pH equivale a un factor 10 en concentración de H⁺. Por eso un tampón puede resistir cambios de hasta una unidad de pH antes de saturarse.
• Pensar que un tampón mantiene el pH «para siempre»: si añades suficiente ácido o base, agotas la capacidad tamponadora y el pH cambia bruscamente.
• No comprobar el rango de pH útil: un tampón solo funciona bien en el rango pKa ± 1; fuera de él, la capacidad se reduce mucho.