Buffersløsninger Kjennetegn, fremstilling og eksempler

den bufferløsninger eller buffere er de som kan redusere pH-endringer på grunn av H ioner₃O⁺ og OH^-. I fravær av disse, er noen systemer (som fysiologiske) svekket, da komponentene er svært sensitive for plutselige endringer i pH.

Akkurat som støtdempere i biler reduserer påvirkningen forårsaket av bevegelsen, gjør bufferne det samme, men med surhet eller basicitet av løsningen. Videre etablerer bufferløsninger et bestemt pH-område innenfor hvilket de er effektive.

Ellers H ioner₃O⁺ syr oppløsningen (pH synker til verdier under 6), noe som resulterer i en mulig forandring i reaksjonens ytelse. Det samme eksempelet kan gjelde for grunnleggende pH-verdier, det vil si større enn 7.

index

• 1 Egenskaper
  • 1.1 Sammensetning
  • 1.2 Nøytraliser både syrer og baser
  • 1.3 Effektivitet
• 2 Fremstilling
• 3 eksempler
• 4 referanser

funksjoner

sammensetningen

I hovedsak er de sammensatt av en syre (HA) eller en svak base (B), og salter av dens base- eller syrekonjugater. Følgelig er det to typer: syrebuffere og alkaliske buffere.

Syrebufferne svarer til HA / A-paret^-, hvor A^- er den konjugerte basen av den svake syre HA og interagerer med ioner -som Na⁺- for å danne natriumsalter. På denne måten forblir paret som HA / NaA, selv om det også kan være kalium- eller kalsiumsalter.

Når den avledes fra den svake syre HA, damper den syre pH-intervaller (mindre enn 7) i henhold til følgende ligning:

HA + OH^- => A^- + H₂O

Imidlertid er det en svak syre, dens konjugerte base hydrolyseres delvis for å regenerere en del av det konsumerte HA:

En^- + H₂O <=> HA + OH^-

På den annen side består alkaliske buffere av par B / HB⁺, hvor HB⁺ er den konjugerte syren av den svake basen. Generelt, HB⁺ danner salter med kloridioner, og etterlater paret som B / HBCl. Disse buffere buffer basis pH-intervaller (større enn 7):

B + H₃O⁺ => HB⁺ + H₂O

Og igjen, HB⁺ kan delvis hydrolyse for å regenerere en del av B som forbrukes:

HB⁺ + H₂O <=> B + H₃O⁺

Nøytraliser både syrer og baser

Mens syrebufferbuffer pH-syrer og alkaliske pH-buffere, kan begge reagere med H-ioner₃O⁺ og OH^- gjennom disse rekke kjemiske ligninger:

En^- + H₃O⁺ => HA + H₂O

HB⁺ + OH^- => B + H₂O

På denne måten, i tilfelle av paret HA / A^-, HA reagerer med OH-ioner^-, mens A^- -dens konjugatbase - reagerer med H₃O⁺. Som for paret B / HB⁺, B reagerer med H-ionene₃O⁺, mens HB⁺ -dens konjugerte syre- med OH^-.

Dette tillater både bufferløsninger å nøytralisere både sure og grunnleggende arter. Resultatet av ovennevnte versus for eksempel den konstante tilsetning av OH-mol^-, er reduksjonen i pH-variasjonen (ΔpH):

Øvre bilde viser buffering av pH mot en sterk base (OH donor)^-).

I utgangspunktet er pH syre på grunn av tilstedeværelsen av HA. Når den sterke basen blir tilsatt, dannes de første molene A^- og bufferen begynner å tre i kraft.

Imidlertid er det et område av kurven hvor skråningen er mindre bratt; det vil si hvor dempingen er mer effektiv (blåaktig ramme).

effektivitet

Det er flere måter å forstå begrepet buffer effektivitet. En av disse er å bestemme det andre derivatet av pH-kurven versus basisvolumet, og fjerne V for minimumsverdien, som er Veq / 2.

Veq er volumet ved ekvivalenspunktet; Dette er basevolumet som trengs for å nøytralisere hele syren.

En annen måte å forstå det på er gjennom den berømte Henderson-Hasselbalch-ligningen:

pH = pK_til + logg ([B] / [A])

Her betegner B basen, A syre og pK_til det er den laveste logaritmen for surhetskonstanten. Denne ligningen gjelder både de sure artene HA, og den konjugerte syre HB⁺.

Hvis [A] er veldig stor med hensyn til [B], tar loggen () en svært negativ verdi, som trekkes fra pK_til. Hvis tvert imot [A] er svært liten med hensyn til [B], tar verdien av log () en meget positiv verdi, noe som legger til pK_til. Men når [A] = [B] er loggen () 0 og pH = pK_til.

Hva betyr alt ovenfor? At ΔpH vil være større i ekstremer som vurderes for ligningen, mens den blir mindre med en pH som er lik pK_til; og som pK_til er karakteristisk for hver syre, bestemmer denne verdien området pK_til± 1.

PH-verdiene innenfor dette området er de der bufferen er mer effektiv.

forberedelse

For å forberede en bufferløsning er det nødvendig å huske følgende trinn:

- Kjenn den ønskede pH og dermed den som du vil beholde så konstant som mulig under reaksjonen eller prosessen.

- Å vite pH, vi ser etter alle svake syrer, de som har pK_til er nærmere denne verdien.

- Når HA-arten er valgt og konsentrasjonen av bufferen beregnet (avhengig av hvor mye base eller syre det er nødvendig å nøytralisere), blir den nødvendige mengden av natriumsaltet veid.

eksempler

Eddiksyre har en pK_til av 4,75, CH₃COOH; Derfor er en blanding av bestemte mengder av denne syre og natriumacetat, CH₃COONa, danner en buffer som effektivt absorberer i pH-området (3,75-5,75).

Andre eksempler på monoprotiske syrer er benzosyrer (C₆H₅COOH) og formisk (HCOOH). For hver av disse er pK-verdiene_til de er 4,18 og 3,68; Derfor er deres pH-områder med høyere buffering (3,18-5,18) og (2,68-4,68).

På den annen side er polyprotiske syrer som fosfor (H₃PO₄) og karbon (H₂CO₃) har så mange pK-verdier_til som protoner kan slippe ut. Så, H₃PO₄ Den har tre pK_til (2.12, 7.21 og 12.67) og H₂CO₃ har to (6 352 og 10 329).

Hvis du vil opprettholde en pH på 3 i en løsning, kan du velge mellom HCOONa / HCOOH buffer (pK_til= 3,68) og NaH₂PO₄/ H₃PO₄ (pK_til= 2,12).

Den første bufferen, den av maursyre, er nærmere pH 3 enn fosforsyrebufferen; Derfor demper HCOONa / HCOOH bedre ved pH 3 enn NaH₂PO₄/ H₃PO₄.

referanser

1. Day, R., & Underwood, A. Kvantitativ analytisk kjemi (femte utgave). PEARSON Prentice Hall, s. 188-194.
2. Avsar Aras. (20. april 2013). Mini Shocks Hentet 9. mai 2018, fra: commons.wikimedia.org
3. Wikipedia. (2018). Buffer løsning. Hentet 9. mai 2018, fra: en.wikipedia.org
4. Assoc. Prof. Lubomir Makedonski, PhD. [Doc.]. Bufferløsninger. Medisinsk universitet i Varna.
5. Chem Collective. Buffer opplæring. Hentet 9. mai 2018, fra: chemcollective.org
6. askIITians. (2018). Buffer Solution. Hentet 9. mai 2018, fra: askiitians.com
7. Quimicas.net (2018). Eksempler på støtdempere, buffer eller bufferløsninger. Hentet 9. mai 2018, fra: quimicas.net