Definizione di: acidi, basi e sistemi tampone

Si definisce acido, ogni sostanza che può cedere un protone e viene detta, invece, base, ogni sostanza che può accettare un protone. Una reazione acido-base coinvolge sempre una coppia acido-base coniugata, il donatore di protoni e l'accettore di protoni. Si dici, quindi, che l'acqua è una sostanza anfoterica, intendendo che essa si comporta sia come acido che come base. Anche gli amminoacidi hanno questa caratteristica. Acidi comuni sono l'acido cloridrico, l'acido carbonico, lo ione ammonio e l'acqua:
acido cloridrico              HCl → H++Cl-
acido carbonico              H2CO3 → H+ + HCO3-
ammonio                  NH4+ → H+ + NH3
acqua                      H2O → H+ + OH-
Mentre, tra le basi più comuni, abbiamo l'ammoniaca, l'idrossido di sodio, il fosfato e l'acqua;
 ammoniaca                 NH3 + H+ → NH4+
idrossido di sodio                NaOH + H+ → Na+ + H2O
acqua                       H2O + H+ → H3O+
La dissociazione dell'acqua negli ioni H+ e OH- è un processo all'equilibrio con un prodotto ionico KW a 25°C di: KW = [H+][OH-] = 10-14. Questo rapporto è alla base della scala di pH, la misura standard per l'acidità e la basicità, i cui valori rappresentano la concentrazione di H+ che può essere definita come:                                                pH = -log10[H+]
La concentrazione degli ioni H+ e OH- sono importanti per tutti i sistemi viventi in quanto i protoni possono spostarsi liberamente da H3O+ a gruppi carichi negativamente per neutralizzare la carica, mentre gli ioni OH- sono disponibili per neutralizzare i gruppi carichi positivamente. Questa azione neutralizzante è particolarmente importante per gli amminoacidi e le proteine che sono molecole anfoteriche contenendo sia gruppi carbossilici (-COOH) che gruppi amminici (-NH2). Bisogna ricordare, che le variazioni di pH influenzano la ionizzazione dei gruppi acidi e basici negli enzimi ed in altre molecole biologiche. Di conseguenza, il pH dei liquidi intracellulari ed extracellulari deve essere mantenuto negli stretti limiti entri cui i sistemi enzimatici svolgono normalmente le loro funzioni. Al mantenimento del pH dei liquidi corporei nell'ambito dei valori normali contribuiscono in modo determinante i tamponi naturali di pH. Un sistema tampone è in grado di rispondere all'aggiunta di notevoli quantità di un acido o di una base con variazioni minime del pH. Un tampone, comunque, è costituito da un acido (HA), per neutralizzare le basi aggiunte, e da una base (A-), per neutralizzare gli acidi aggiunti.