V pufrske raztopine ali pufri so tisti, ki lahko zmanjšajo spremembe v pH zaradi ionov H 3 O + in OH - . Če teh ni, so nekateri sistemi (na primer fiziološki) poškodovani, saj so njihove komponente zelo občutljive na nenadne spremembe pH.
Tako kot amortizerji v avtomobilih zmanjšujejo vpliv, ki ga povzroča njihovo gibanje, tudi blažilniki storijo enako, vendar s kislostjo ali bazičnostjo raztopine. Poleg tega pufri vzpostavijo točno določeno območje pH, znotraj katerega so učinkoviti.
V nasprotnem primeru H 3 O + ionov se nakisa raztopine (pH pade na vrednost pod 6), kar ima za posledico morebitni spremembi pri izvajanju reakcije. Isti primer je mogoče uporabiti za osnovne pH vrednosti, to je večje od 7.
značilnosti
Sestava
V bistvu so sestavljeni iz kisline (HA) ali šibke baze (B) in soli njihove konjugirane baze ali kisline. Posledično obstajata dve vrsti: kislinski pufer in alkalni pufer.
Kislinski blažilniki ustrezajo ha / a - par , kjer je A - je konjugat baze šibke kisline HA in komunicira z ioni - kot je Na + - da se tvori natrijeve soli. Tako ostaja par kot HA / NaA, čeprav so lahko tudi kalijeve ali kalcijeve soli.
Izhaja iz HA s šibko kislino, puferira kisla območja pH (manjša od 7) v skladu z naslednjo enačbo:
HA + OH - => A - + H 2 O
Vendar je njegova konjugirana baza, ki je šibka kislina, delno hidrolizirana, da se regenerira del zaužite HA:
A - + H 2 O <=> HA + OH -
Po drugi strani so alkalni pufri sestavljeni iz para B / HB + , kjer je HB + konjugirana kislina šibke baze. Na splošno HB + tvori soli s kloridnimi ioni, pri čemer par ostane kot B / HBCl. Ti puferi puferji osnovnega območja pH (večji od 7):
B + H 3 O + => HB + + H 2 O
In spet lahko HB + delno hidroliziramo, da regeneriramo nekaj zaužitih B:
HB + + H 2 O <=> B + H 3 O +
Nevtralizirajo tako kisline kot baze
Medtem kisle pufri pufer kislim pH alkalne pufer pH osnovne, lahko tako reagira s H 3 O + in OH - ionov skozi te serije kemijskih enačb:
- + H 3 O + => HA + H 2 O
HB + + OH - => B + H 2 O
Tako je v primeru ha / a - par , HA reagira z OH - ioni , medtem ko - -its konjugiran izhodiščnem reagira s H 3 O + . Kar zadeva B / HB + para , B reagira s H 3 O + ioni , medtem ko HB + - njena konjugirana kislina - z OH - .
To omogoča, da oba puferja nevtralizirata kisle in bazične vrste. Rezultat zgoraj navedenega v primerjavi s na primer konstantnim dodajanjem molov OH - je znižanje variacije pH (ΔpH):
Zgornja slika prikazuje pH pufer proti močni bazi (OH - darovalcu ).
V začetku je pH kisel zaradi prisotnosti HA. Ko dodamo močno podlago, nastanejo prvi moli A - in pufer začne učinkovati.
Vendar je območje krivine, kjer je naklon manj strm; torej tam, kjer je blaženje bolj učinkovito (modrikasto polje).
Učinkovitost
Učinkovitost dušenja je mogoče razumeti na več načinov. Eno izmed njih je določiti drugi izvod pH krivulje glede na volumen baze, pri čemer V določimo za najmanjšo vrednost, ki je Veq / 2.
Veq je prostornina v enakovredni točki; To je prostornina baze, ki je potrebna za nevtralizacijo vse kisline.
Drug način, kako to razumeti, je s pomočjo znane enačbe Henderson-Hasselbalch:
pH = pK a + log (/)
Tukaj B označuje bazo, A kislino, pK a pa najmanjši logaritem kislinske konstante. Ta enačba velja tako za kisle vrste HA kot za konjugirano kislino HB + .
Če je glede na zelo velik, log () sprejme zelo negativno vrednost, ki se odšteje od pK a . Če je po drugi strani zelo majhna, vrednost log () prevzame zelo pozitivno vrednost, ki se doda pK a . Ko pa je =, je log () 0 in pH = pK a .
Kaj vse našteto pomeni? Da bo ΔpH v skrajnih mejah za enačbo večji, medtem ko bo pH minimalen pK a ; in kot pK je značilnost vsakega kisline, ta vrednost določa obseg pKa ± 1.
PH vrednosti v tem območju so tiste, pri katerih je pufer najučinkovitejši.
Priprava
Za pripravo raztopine pufra morate upoštevati naslednje korake:
- Poznajte zahtevani pH in s tem tisti, ki ga želite med reakcijo ali postopkom ohranjati čim bolj konstanten.
- Če poznamo pH, je treba iskati med vsemi šibkimi kislinami, tistimi, katerih pK a je bližje tej vrednosti.
- Ko je bila izbrana vrsta HA in izračunana koncentracija pufra (odvisno od tega, koliko baze ali kisline je treba nevtralizirati), se pretehta potrebna količina natrijeve soli.
Primeri
Ocetna kislina pK a 4,75, CH 3 COOH; Zato zmes določenih količin te kisline in natrijevega acetata, CH 3 COONa, tvorita pufer, ki učinkovito pufri v območju pH (3.75-5.75).
Drugi primeri monoprotic kislin benzojske (Ci 6 H 5 -COOH) in mravljinčno (HCOOH) kisline . Za vsako od teh vrednosti pK a sta 4,18 in 3,68; zato so njegovi pH vrednosti z najvišjim pufrom (3,18–5,18) in (2,68–4,68).
Poleg tega imata poliprotične kisline, kot sta fosforjeva kislina (H 3 PO 4 ) in ogljik (H 2 CO 3 ) veliko pK vrednosti , ko se lahko sprosti protoni. Tako H 3 PO 4 ima tri pKa (2,12, 7,21 in 12,67) in h 2 CO 3 ima dva (6.352 in 10.329).
Če želite v raztopini vzdrževati pH 3, lahko izbirate med pufri HCOONa / HCOOH (pK a = 3,68) in NaH 2 PO 4 / H 3 PO 4 (pK a = 2,12).
Prvi pufer, mravljinčna kislina, je bližje pH 3 kot pufer fosforjeve kisline; Zato, HCOONa / HCOOH pufri boljši pri pH 3 do NaH 2 PO 4 / H 3 PO 4 .
Reference
- Day, R., & Underwood, A. Kvantitativna analitična kemija (5. izd.). Dvorana PEARSON Prentice, str 188-194.
- Avsar Aras. (20. april 2013). Mini šoki. Pridobljeno 9. maja 2018 z: commons.wikimedia.org
- Wikipedija. (2018). Puferna raztopina. Pridobljeno 9. maja 2018 z: en.wikipedia.org
- Izr. Prof. Dr. Lubomir Makedonski . Buferne rešitve. Medicinska univerza v Varni.
- Chem kolektiv. Buffer vaje. Pridobljeno 9. maja 2018 z: chemcollective.org
- spraševalci. (2018). Buffer rešitev. Pridobljeno 9. maja 2018 z: askiitians.com
- Quimicas.net (2018). Primeri puferskih, puferskih ali puferskih rešitev. Pridobljeno 9. maja 2018 z: quimicas.net