- egenskaber
- Sammensætning
- De neutraliserer både syrer og baser
- Effektivitet
- Forberedelse
- eksempler
- Referencer
De pufferopløsninger eller puffere er dem, der kan formindske ændringer i pH på grund af ioner H 3 O + og OH -. I fravær af disse skades nogle systemer (såsom fysiologiske), da deres komponenter er meget følsomme over for pludselige ændringer i pH.
Ligesom støddæmpere i biler reducerer påvirkningen forårsaget af deres bevægelse, gør buffere det samme, men med surhedsgraden eller basaliteten i løsningen. Derudover etablerer buffere et specifikt pH-område, inden for hvilket de er effektive.
Ellers H 3 O + -ioner vil syrne opløsning (pH falder til værdier under 6), hvilket resulterer i en mulig ændring i udførelsen af reaktionen. Det samme eksempel kan anvendes til basiske pH-værdier, dvs. større end 7.
egenskaber
Sammensætning
De er i det væsentlige sammensat af en syre (HA) eller en svag base (B) og salte af deres konjugerede base eller syre. Følgelig er der to typer: syrebuffere og alkaliske buffere.
Syrebuffere svarer til HA / A - paret, hvor A - er den konjugerede base af den svage syre HA og interagerer med ioner - såsom Na + - for at danne natriumsalte. På denne måde forbliver parret som HA / NaA, skønt de også kan være kalium- eller calciumsalte.
Der er afledt af den svage syre HA, og det bufferer sure pH-intervaller (mindre end 7) i henhold til følgende ligning:
HA + OH - => A - + H 2 O
Da det er en svag syre, hydrolyseres dens konjugatbase imidlertid delvist for at regenerere en del af det forbrugte HA:
A - + H 2 O <=> HA + OH -
På den anden side består alkaliske buffere af B / HB + -parret, hvor HB + er den konjugerede syre af den svage base. Generelt danner HB + salte med chloridioner, hvilket efterlader parret som B / HBCI. Disse buffere puffer basiske pH-intervaller (større end 7):
B + H 3 O + => HB + + H 2 O
Og igen kan HB + hydrolyseres delvist for at regenerere noget af det forbrugte B:
HB + + H 2 O <=> B + H 3 O +
De neutraliserer både syrer og baser
Mens sure puffere buffer sur pH og basisk pH basisk, kan begge reagere med H 3 O + og OH - ioner gennem disse række kemiske ligninger:
A - + H 3 O + => HA + H 2 O
HB + + OH - => B + H 2 O
Således, i tilfælde af HA / A - pair, HA reagerer med OH - ioner, mens A - -dens konjugeret base- reagerer med H 3 O +. Som for B / HB + par, B reagerer med H 3 O + -ioner, mens HB + - dets konjugerede syre - med OH -.
Dette gør det muligt for begge buffere at neutralisere både sure og basiske arter. Resultatet af ovenstående sammenlignet med for eksempel den konstante tilsætning af mol OH - er faldet i variationen i pH (ΔpH):
Billedet ovenfor viser pH-pufferen mod en stærk base (OH - donor).
Oprindeligt er pH-værdien sur på grund af tilstedeværelsen af HA. Når den stærke base tilføjes, dannes de første mol A - og bufferen begynder at træde i kraft.
Der er imidlertid et område på kurven, hvor skråningen er mindre stejl; det vil sige, hvor dæmpningen er mere effektiv (blålig kasse).
Effektivitet
Der er flere måder at forstå konceptet med dæmpningseffektivitet på. En af disse er at bestemme det andet derivat af kurve-pH-værdien i forhold til volumenet af base, ved at opløse for V for minimumværdien, som er Veq / 2.
Veq er lydstyrken ved ækvivalenspunktet; Dette er volumenet af base, der er nødvendigt for at neutralisere al syre.
En anden måde at forstå det på er gennem den berømte Henderson-Hasselbalch-ligning:
pH = pK a + log (/)
Her B betegner basen, A syren, og pKa a er den mindste logaritmen af syren konstant. Denne ligning gælder både for den sure art HA og for den konjugerede syre HB +.
Hvis det er meget stort i forhold til, at log () tager en meget negativ værdi, som trækkes fra pK en. Hvis på den anden side er det meget lille i forhold til, at værdien af log () tager en meget positiv værdi, som tilsættes til pK en. Men når =, log () er 0, og pH = pKa a.
Hvad betyder alt det ovenstående? At ApH vil være større i ekstremerne anses for ligningen, mens det vil være minimum med en pH lig med pKa a; og som pKa a er karakteristisk for hver syre, bestemmer denne værdi intervallet pKa a ± 1.
PH-værdier inden for dette område er dem, hvor bufferen er mest effektiv.
Forberedelse
For at fremstille en bufferopløsning skal følgende trin huskes:
- Kend den krævede pH-værdi og derfor den, du vil holde så konstant som muligt under reaktionen eller processen.
- Når man kender pH-værdien, ser man efter alle de svage syrer, dem, hvis pK a er tættere på denne værdi.
- Når HA-arten er valgt og koncentrationen af bufferen beregnet (afhængigt af hvor meget base eller syre der skal neutraliseres), vejes den nødvendige mængde af dets natriumsalt.
eksempler
Eddikesyre har en pKa a på 4,75, CH 3 COOH; derfor en blanding af bestemte mængder af denne syre og natriumacetat, CH 3 COONa, danner en buffer, der effektivt buffere i det pH-område (3,75-5,75).
Andre eksempler på monoprote syrer er benzoesyre (C 6 H 5 COOH) og myresyre (HCOOH) syrer. For hver af disse værdier af pKa en er 4,18 og 3,68; derfor er dets pH-intervaller med den højeste buffering (3.18-5.18) og (2.68-4.68).
Endvidere polyprotisk syrer, såsom phosphorsyre (H 3 PO 4) og carbon (H 2 CO 3) har mange pK-værdier til som proton kan frigives. Således, H 3 PO 4 har tre pKa en (2,12, 7,21 og 12,67) og H 2 CO 3 har to (6,352 og 10,329).
Hvis du ønsker at opretholde en pH på 3 i en opløsning, kan man vælge mellem pufferne HCOONa / HCOOH (pKa a = 3,68) og NaH 2 PO 4 / H 3 PO 4 (pKa a = 2,12).
Den første buffer, myresyre, er tættere på pH 3 end phosphorsyrebufferen; derfor HCOONa / HCOOH buffere bedre ved pH 3 end NaH 2 PO 4 / H 3 PO 4.
Referencer
- Day, R., & Underwood, A. Kvantitativ analytisk kemi (5. udg.). PEARSON Prentice Hall, s. 188-194.
- Avsar Aras. (20. april 2013). Mini Shocks. Hentet den 9. maj 2018 fra: commons.wikimedia.org
- Wikipedia. (2018). Bufferopløsning. Hentet den 9. maj 2018 fra: en.wikipedia.org
- Assoc. Professor Lubomir Makedonski, ph.d.. Bufferløsninger. Medical University of Varna.
- Chem Collective. Buffertutorials. Hentet den 9. maj 2018 fra: chemcollective.org
- askIITians. (2018). Bufferopløsning. Hentet den 9. maj 2018 fra: askiitians.com
- Quimicas.net (2018). Eksempler på buffer-, buffer- eller bufferløsninger Hentet den 9. maj 2018 fra: quimicas.net