Tampone fosfato: preparazione

Ul tampone fosfato è una soluzione importante e versatile che è, tra l’altro, impiegata nella ricerca biologica.

Una soluzione tampone è caratterizzata dal fatto che piccole aggiunte di acido o di base non modificano sensibilmente il valore del pH.

Negli organismi pluricellulari infatti il fluido all’interno della cellula e i fluidi che circondano le cellule hanno un pH caratteristico e praticamente costante che viene mantenuto da sistemi tampone biologici come il sistema diidrogeno fosfato/monoidrogeno fosfato.

Equilibri

L’acido fosforico è un acido triprotico che dà luogo ai seguenti equilibri:

H₃PO₄ ⇌ H⁺ + H₂PO₄^–  K_a1= 7.5 ∙ 10^-3   pK_a1 = 2.1

H₂PO₄^–  ⇌ H⁺ + HPO₄^2-  K_a2= 6.2 ∙ 10^-8    pK_a2 = 7.2

HPO₄^2- ⇌ H⁺ + PO₄^3-  K_a3= 4.8 ∙ 10^-13    pK_a2 = 12.3

Poiché il valore di pH abitualmente richiesto oscilla in un range da 6 a 8 di norma vengono utilizzati NaH₂PO₄ e Na₂HPO₄ in quanto il valore della pK_a2 è quello più vicino.

Esercizio

Si supponga di voler ottenere un tampone fosfato a pH = 7.4

Applicando l’equazione di Henderson-Hasselbalch si ha:

7.4 = 7.2 + log [HPO₄^2-]/[ H₂PO₄^–]

0.2= log [HPO₄^2-]/[ H₂PO₄^–]

10^0.2 = 1.6 =  [HPO₄^2-]/[ H₂PO₄^–]

Conoscendo il rapporto tra NaH₂PO₄ e Na₂HPO₄  che è di 1.6:1 si possono utilizzare 1.6 moli di  Na₂HPO₄ corrispondenti a 1.6 mol ∙ 141.96 g/mol = 227 g e 1 mole di NaH₂PO₄ corrispondente a 1.0 mol ∙119.98 g/mol= 120 g in sufficiente acqua al fine di ottenere un volume pari a 1.0 L.

Stante l’importanza di questo tipo di soluzioni tampone esistono sia sui testi che online tabelle con l’indicazione del pH, il volume richiesto e la quantità di sali per ottenere la soluzione come si può vedere in figura