- kjennetegn
- sammensetning
- De nøytraliserer både syrer og baser
- Effektivitet
- Forberedelse
- eksempler
- referanser
De bufferløsninger eller buffere er de som kan redusere endringer i pH på grunn av ioner H 3 O + og OH - . I mangel av disse blir noen systemer (for eksempel fysiologiske) skadet, da komponentene deres er veldig følsomme for plutselige pH-endringer.
Akkurat som støtdempere i biler reduserer påvirkningen forårsaket av bevegelse, gjør buffere det samme, men med surhet eller grunnleggende løsning. Videre etablerer buffere et spesifikt pH-område hvor de er effektive.
Ellers, H 3 O + ioner vil surgjøre løsningen (pH-verdien synker til verdier under 6), noe som resulterer i en mulig forandring i reaksjonsytelsen. Det samme eksemplet kan brukes for basiske pH-verdier, det vil si større enn 7.
kjennetegn
sammensetning
De er hovedsakelig sammensatt av en syre (HA) eller en svak base (B), og salter av deres konjugerte base eller syre. Følgelig er det to typer: syrebuffere og alkaliske buffere.
Syrebuffere tilsvarer HA / A - paret , der A - er den konjugerte basen til den svake syren HA og interagerer med ioner - som Na + - for å danne natriumsalter. På denne måten forblir paret som HA / NaA, selv om de også kan være kalium- eller kalsiumsalter.
Avledet fra den svake syre HA, bufrer den sure pH-områder (mindre enn 7) i henhold til følgende ligning:
HA + OH - => A - + H 2 O
Imidlertid, siden den er en svak syre, blir dens konjugatbase delvis hydrolysert for å regenerere en del av den HA som konsumeres:
A - + H 2 O <=> HA + OH -
På den annen side består alkaliske buffere av B / HB + -paret , der HB + er den konjugerte syren til den svake basen. Generelt danner HB + salter med kloridioner, og etterlater paret som B / HBCl. Disse bufferne buffrer basiske pH-områder (større enn 7):
B + H- 3 O + => HB + + H 2 O
Og igjen kan HB + hydrolyseres delvis for å regenerere noe av B-konsumert:
HB + + H 2 O <=> B + H 3 O +
De nøytraliserer både syrer og baser
Mens sure buffere buffer sur pH-verdi og alkalisk buffer pH basisk, både kan reagere med H 3 O + og OH - ioner gjennom disse serier av kjemiske ligninger:
A - + H 3 O + => HA + H 2 O
HB + + OH - => B + H 2 O
Derfor, i tilfellet med HA / A - par , HA reagerer med de OH - ioner , mens en - - dens konjugerte base - reagerer med H 3 O + . Som for B / HB + paret , B reagerer med H 3 O + -ioner , mens HB + - dens konjugerte syre - med OH - .
Dette gjør at begge buffere kan nøytralisere både sure og basiske arter. Resultatet av ovenstående sammenlignet med for eksempel konstant tilsetning av mol OH - er reduksjonen i variasjonen av pH (ΔpH):
Bildet over viser pH-bufferen mot en sterk base (OH - donor ).
Opprinnelig er pH sur på grunn av tilstedeværelsen av HA. Når den sterke basen tilsettes, dannes de første føflekkene av A - og bufferen begynner å tre i kraft.
Imidlertid er det et område på kurven der skråningen er mindre bratt; det vil si hvor dempingen er mer effektiv (blåaktig boks).
Effektivitet
Det er flere måter å forstå konseptet med å dempe effektivitet på. En av disse er å bestemme det andre derivatet av kurve-pH kontra volumet av base, løse for V for minimumsverdien, som er Veq / 2.
Veq er volumet på ekvivalenspunktet; Dette er volumet av base som trengs for å nøytralisere all syre.
En annen måte å forstå det på er gjennom den berømte Henderson-Hasselbalch-ligningen:
pH = pK a + log (/)
Her B betegner base, A syren, og pKa- en er den minste logaritmen av syren konstant. Denne ligningen gjelder både for den sure arten HA, og for den konjugerte syren HB + .
Hvis den er meget stor i forhold til, log () tar en meget negativ verdi, som blir subtrahert fra det pK en . Dersom, på den annen side, er det meget liten i forhold til verdien av log () tar en meget positiv verdi, som er lagt til pK en . Når imidlertid =, log () er 0 og pH = pK en .
Hva betyr alt det ovennevnte? At ΔpH vil være større i det ekstreme anses for ligningen, mens det vil være minimum med en pH-verdi lik pKa- en ; og som pK en er karakteristisk for hver syre, denne verdi bestemmer avstanden pK en ± 1.
PH-verdiene innenfor dette området er de som bufferen er mest effektiv i.
Forberedelse
Følgende trinn bør huske på for å lage en bufferløsning:
- Kjenn til den nødvendige pH og derfor den du vil holde så konstant som mulig under reaksjonen eller prosessen.
- Når man kjenner til pH, ser man etter alle de svake syrene, de hvis pK a er nærmere denne verdien.
- Når HA-arten er valgt og konsentrasjonen av bufferen beregnet (avhengig av hvor mye base eller syre som må nøytraliseres), veies den nødvendige mengden av natriumsaltet.
eksempler
Eddiksyre har en pKa en på 4,75, CH 3 COOH; derfor, en blanding av bestemte mengder av denne syre og natriumacetat, CH 3 COONa, danner en buffer som effektivt buffere i pH-området (3,75 til 5,75).
Andre eksempler på monoprotiske syrer er benzosyre (C 6 H 5 COOH) og maursyre (HCOOH) syrer . For hver av disse verdier for pK en er 4,18 og 3,68; Derfor er pH-verdiene med den høyeste buffering (3.18-5.18) og (2.68-4.68).
Videre er de polyprotic syrer slik som fosforsyre (H 3 PO 4 ) og karbon (H 2 CO 3 ) har mange pK-verdiene til som proton kan frigis. Således, H 3 PO 4 har tre pK en (2,12, 7,21 og 12,67) og H 2 CO 3 har to (6,352 og 10,329).
Hvis man ønsker å opprettholde en pH-verdi på 3 i en løsning, kan man velge mellom bufferne HCOONa / HCOOH (pKa en = 3,68) og NaH 2 PO 4 / H 3 PO 4 (pKa en = 2,12).
Den første buffer, den fra maursyre, er nærmere pH 3 enn fosforsyrebufferen; Derfor HCOONa / HCOOH buffere bedre ved pH 3 enn NaH 2 PO 4 / H 3 PO 4 .
referanser
- Day, R., & Underwood, A. Quantitative Analytical Chemistry (5. utg.). PEARSON Prentice Hall, s. 188-194.
- Avsar Aras. (20. april 2013). Minisjokk. Hentet 9. mai 2018, fra: commons.wikimedia.org
- Wikipedia. (2018). Bufferløsning. Hentet 9. mai 2018, fra: en.wikipedia.org
- Assoc. Professor Lubomir Makedonski, PhD. . Bufferløsninger. Medisinsk universitet i Varna.
- Chem Collective. Bufferveiledninger. Hentet 9. mai 2018, fra: chemcollective.org
- askIITians. (2018). Bufferløsning. Hentet 9. mai 2018, fra: askiitians.com
- Quimicas.net (2018). Eksempler på Buffer, Buffer eller Buffer Solutions. Hentet 9. mai 2018, fra: quimicas.net