Plik roztwory buforowe lub bufory to takie, które mogą zmniejszać zmiany pH spowodowane jonami H.3LUB+ i OH-. W przypadku ich braku niektóre układy (np. Fizjologiczne) ulegają uszkodzeniu, ponieważ ich komponenty są bardzo wrażliwe na nagłe zmiany pH.
Tak jak amortyzatory w samochodach zmniejszają uderzenia spowodowane ich ruchem, tak zderzaki robią to samo, ale z kwasowością lub zasadowością roztworu. Ponadto bufory ustalają określony zakres pH, w którym są skuteczne..
W przeciwnym razie jony H.3LUB+ zakwaszą roztwór (pH spadnie do wartości poniżej 6), powodując w konsekwencji możliwą zmianę wydajności reakcji. Ten sam przykład można zastosować dla podstawowych wartości pH, to jest powyżej 7.
Indeks artykułów
Zasadniczo składają się z kwasu (HA) lub słabej zasady (B) oraz soli ich sprzężonej zasady lub kwasu. W konsekwencji istnieją dwa typy: bufory kwasowe i bufory alkaliczne..
Bufory kwasowe odpowiadają parze HA / A-, gdzie- jest sprzężoną zasadą słabego kwasu HA i oddziałuje z jonami - takimi jak Na+- tworząc sole sodowe. W ten sposób para pozostaje HA / NaA, chociaż mogą to być również sole potasu lub wapnia.
Pochodzi ze słabo kwasowego HA, buforuje kwaśne zakresy pH (poniżej 7) zgodnie z następującym równaniem:
HA + OH- => A.- + H.dwaLUB
Jednak będąc słabym kwasem, jego sprzężona zasada jest częściowo hydrolizowana, aby zregenerować część zużytego HA:
DO- + H.dwaLUB <=> HA + OH-
Z drugiej strony bufory alkaliczne składają się z pary B / HB+, gdzie HB+ jest to sprzężony kwas słabej zasady. Ogólnie HB+ tworzy sole z jonami chlorkowymi, pozostawiając parę jako B / HBCl. Te bufory buforują podstawowe zakresy pH (powyżej 7):
B + H3LUB+ => HB+ + H.dwaLUB
I znowu HB+ można częściowo zhydrolizować, aby zregenerować część zużytego B:
HB+ + H.dwaLUB <=> B + H3LUB+
Podczas gdy kwaśne bufory buforują kwaśne pH, a alkaliczne buforują zasadowe pH, oba mogą reagować z jonami H.3LUB+ i OH- poprzez te serie równań chemicznych:
DO- + H.3LUB+ => HA + H.dwaLUB
HB+ + O- => B + HdwaLUB
Tak więc w przypadku pary HA / A-, HA reaguje z jonami OH-, podczas- -jego sprzężona zasada- reaguje z H3LUB+. Odnośnie pary B / HB+, B reaguje z jonami H.3LUB+, podczas gdy HB+ -jego sprzężony kwas- z OH-.
Dzięki temu oba bufory neutralizują zarówno kwaśne, jak i zasadowe gatunki. Wynik powyższego w porównaniu np. Ze stałym dodatkiem moli OH-, oznacza spadek zmienności pH (ΔpH):
Górny obraz przedstawia buforowanie pH w stosunku do silnej zasady (donor OH-).
Początkowo pH jest kwaśne z powodu obecności HA. Po dodaniu mocnej zasady powstają pierwsze mole A.- i bufor zaczyna działać.
Istnieje jednak obszar krzywej, w którym nachylenie jest mniej strome; czyli tam, gdzie tłumienie jest bardziej wydajne (niebieskawe pudełko).
Istnieje kilka sposobów zrozumienia pojęcia skuteczności tłumienia. Jednym z nich jest wyznaczenie drugiej pochodnej krzywej pH w funkcji objętości zasady, rozwiązując V dla minimalnej wartości, czyli Veq / 2.
Veq jest objętością w punkcie równoważności; to jest objętość zasady potrzebna do zneutralizowania całego kwasu.
Innym sposobem zrozumienia tego jest słynne równanie Hendersona-Hasselbalcha:
pH = pKdo + log ([B] / [A])
Tutaj B oznacza zasadę, A kwas, a pKdo jest najmniejszym logarytmem stałej kwasowości. To równanie odnosi się zarówno do kwasu HA, jak i do sprzężonego kwasu HB+.
Jeśli [A] jest bardzo duże w stosunku do [B], log () przyjmuje bardzo ujemną wartość, którą odejmuje się od pKdo. Jeśli z drugiej strony [A] jest bardzo małe w stosunku do [B], wartość log () przyjmuje bardzo dodatnią wartość, którą dodaje się do pKdo. Jednak gdy [A] = [B], log () wynosi 0, a pH = pKdo.
Co to wszystko oznacza? Że ΔpH będzie większe w ekstremach rozważanych w równaniu, podczas gdy będzie minimalne przy pH równym pKdo; i jako pKdo jest charakterystyczna dla każdego kwasu, wartość ta określa zakres pKdo± 1.
Wartości pH w tym zakresie to takie, w których bufor jest najbardziej skuteczny..
Aby przygotować roztwór buforowy, należy pamiętać o następujących krokach:
- Poznaj wymagane pH, a tym samym takie, które chcesz utrzymać na jak stałym poziomie podczas reakcji lub procesu.
- Znając pH, szuka się wszystkich słabych kwasów, tych, których pKdo jest bliżej tej wartości.
- Po wybraniu gatunku HA i obliczeniu stężenia buforu (w zależności od tego, ile zasady lub kwasu należy zneutralizować), waży się niezbędną ilość jego soli sodowej..
Kwas octowy ma pKdo 4,75, CH3COOH; dlatego mieszanina pewnych ilości tego kwasu i octanu sodu, CH3COONa, tworzą bufor, który skutecznie buforuje w zakresie pH (3,75-5,75).
Innymi przykładami kwasów monoprotonowych są kwasy benzoesowe (C6H.5COOH) i mrówkowy (HCOOH). Dla każdego z nich ich wartości pKdo są to 4,18 i 3,68; dlatego ich najwyższe zakresy pH buforowania to (3,18-5,18) i (2,68-4,68).
Z drugiej strony kwasy poliprotowe, takie jak fosforowy (H3PO4) i węglowy (H.dwaWSPÓŁ3) mają tyle wartości pKdo jak protony mogą uwolnić. Tak więc H3PO4 ma trzy pKdo (2,12, 7,21 i 12,67) i HdwaWSPÓŁ3 ma dwa (6352 i 10329).
Jeśli chcesz utrzymać pH 3 w roztworze, możesz wybrać pomiędzy HCOONa / HCOOH (pKdo= 3,68) i NaHdwaPO4/ H3PO4 (pKdo= 2,12).
Pierwszy bufor, kwas mrówkowy, ma pH bliższe 3 niż bufor kwasu fosforowego; dlatego HCOONa / HCOOH buforuje lepiej przy pH 3 niż NaHdwaPO4/ H3PO4.
Jeszcze bez komentarzy