Preparazione di una soluzione tampone a pH 7

La preparazione di una soluzione tampone a un valore di pH intorno alla neutralità richiede un acido debole il cui valore di pK_a sia intorno a 7.

Si può pertanto utilizzare una soluzione contenente H₂PO₄^– e una contenente la sua base coniugata HPO₄^2- tenendo conto del fatto che la costante K_a2 relativa all’equilibrio
H₂PO₄^– + H₂O ⇌ HPO₄^2- + H₃O⁺
È pari a 6.3 ∙ 10^-8 e pertanto pK_a2 vale 7.2

La preparazione di  una soluzione il cui valore di pH sia pari a 7.0 può essere fatta considerando l’equazione di Henderson-Hasselbach si ha:

pH = pK_a2 + log [HPO₄^2-] /[H₂PO₄^–]

Sostituendo i valori si ha:
7.0 = 7.2 + log [HPO₄^2–] /[H₂PO₄^–]
Ovvero – 0.2 = log [HPO₄^2-]/[H₂PO₄^–]
10^-0.2 = 0.63 = [HPO₄^2-] /[H₂PO₄^–]   (1)

Si possono quindi utilizzare pari volumi di una soluzione di Na₂HPO₄ 0.63 M e di una soluzione di NaH₂PO₄ 1.0 M.

Preparazione di una soluzione a pH 7 e a concentrazione nota

Tuttavia spesso si necessita di una soluzione tampone a una determinata concentrazione. Supponiamo che la concentrazione richiesta sia pari a 1.0 M.

Poiché [HPO₄^2-] +[H₂PO₄^–] = 1.0 si ha che
[H₂PO₄^–] = 1.0 – [HPO₄^2-]

Sostituendo tale valore nella (1) si ha:
0.63 = [HPO₄^2-]/ 1.0 – [HPO₄^2-]
Ovvero 0.63 – 0.63 [HPO₄^2-] = [HPO₄^2-]
0.63 = 1.63 [HPO₄^2-]
Ovvero [HPO₄^2-] = 0.63/1.63 = 0.39 M e conseguentemente [H₂PO₄^–] = 1.0 – 0.39 = 0.61 M

Pertanto si utilizzeranno pari volumi di una soluzione di HPO₄^2-  0.39 M e di una soluzione di H₂PO₄^– 0.61 M

Dopo aver verificato il valore di pH ottenuto con un pHmetro aggiungendo H₃PO₄ ovvero NaOH nel caso che il pH risultasse rispettivamente più basico o più acido.