BUFERINIAI TIRPALAI: CHARAKTERISTIKOS, PARUOŠIMAS, PAVYZDŽIAI - CHEMIJA - 2025

Kad buferiniai tirpalai arba buferiai yra tie, kurie gali sumažinti pakeitus pH dėl jonai H ₃ O ⁺ ir OH ^- . Jei jų nėra, daroma žala kai kurioms sistemoms (tokioms kaip fiziologinės), nes jų komponentai yra labai jautrūs staigiems pH pokyčiams.

Lygiai taip pat, kaip automobilių amortizatoriai mažina jų judėjimo sukeliamą smūgį, buferiai daro tą patį, tačiau turi tirpalo rūgštingumą ar šarmingumą. Be to, buferiai nustato specifinį pH intervalą, kuriame jie yra veiksmingi.

Priešingu atveju H ₃ O ⁺ jonai parūgštins tirpalą (pH sumažės iki reikšmių, žemesnių nei 6), todėl reakcija gali pasikeisti. Tas pats pavyzdys gali būti taikomas bazinėms pH vertėms, tai yra, didesnėms nei 7.

charakteristikos

Sudėtis

Iš esmės juos sudaro rūgštis (HA) arba silpna bazė (B) ir jų konjuguotos bazės arba rūgšties druskos. Taigi yra du tipai: rūgštiniai ir šarminiai.

Rūgšties buferiai atitinka HA / A ^- pora , kur A ^- yra konjuguota baze silpnos rūgšties HA ir sąveikauja su jonų -, toks kaip Na ⁺ - į forma natrio druskų. Tokiu būdu pora išlieka kaip HA / NaA, nors jos taip pat gali būti kalio arba kalcio druskos.

Gautas iš silpnos rūgšties HA, jis apsaugo rūgščių pH intervalus (mažiau nei 7) pagal šią lygtį:

HA + OH ^- => ^- + H ₂ O

Tačiau, būdama silpna rūgštis, jos konjuguota bazė yra iš dalies hidrolizuota, kad atsinaujintų dalis sunaudoto HA:

A ^- + H ₂ O <=> HA + OH ^-

Kita vertus, šarminius buferius sudaro B / HB ⁺ pora , kur HB ⁺ yra silpnos bazės konjuguota rūgštis. Paprastai HB ⁺ formuoja druskas su chlorido jonais, palikdamas porą kaip B / HBCl. Šie buferiniai buferiniai pagrindiniai pH intervalai (didesni nei 7):

B + H ₃ O ⁺ => HB ⁺ + H ₂ O

Ir vėl, HB ⁺ gali būti iš dalies hidrolizuotas, kad regeneruotų dalį sunaudoto B:

HB ⁺ + H ₂ O <=> B + H ₃ O ⁺

Jie neutralizuoja ir rūgštis, ir bazes

O rūgštinės buferiai buferio rūgštus ir šarminės buferinio tirpalo pH pagrindinis, tiek gali reaguoti su H ₃ O ⁺ ir OH ^- jonai per šias cheminių lygtis serijos:

A ^- + H ₃ O ⁺ => HA + H ₂ O

HB ⁺ + OH ^- => B + H ₂ O

Taigi HA / A ^- poros atveju HA reaguoja su OH ^- jonais , o A ^- konjuguota bazė - reaguoja su H ₃ O ⁺ . Kalbant apie B / HB ⁺ porą , B reaguoja su H ₃ O ⁺ jonais , o HB ⁺ - jos konjuguota rūgštis - su OH ^- .

Tai leidžia abiems buferiams neutralizuoti tiek rūgštines, tiek šarmines rūšis. Pirmiau minėtos nuostatos, palyginti su, pavyzdžiui, nuolatinis papildymas molių OH rezultatas ^- , yra į pH variacijos (ΔpH) sumažėjimas:

Aukščiau esančiame paveikslėlyje pavaizduotas stiprios bazės (OH ^- donoro ) pH buferis .

Iš pradžių pH yra rūgštus dėl HA buvimo. Pridėjus stiprią bazę, susidaro pirmieji A moliai ^- ir buferis pradeda veikti.

Tačiau yra kreivės srities, kur nuolydis yra ne toks staigus; ty kur slopinimas yra efektyvesnis (melsva dėžutė).

Efektyvumas

Yra keletas būdų suprasti amortizacijos efektyvumo sąvoką. Vienas iš jų yra nustatyti antrąjį kreivės pH darinį, palyginti su bazės tūriu, nustatant V mažiausią vertę, kuri yra Veq / 2.

Veq yra ekvivalentiškumo taškas; Tai bazės tūris, reikalingas visai rūgščiai neutralizuoti.

Kitas būdas tai suprasti yra per garsiąją Hendersono-Haselbalcho lygtį:

pH = pKa + log (/)

Čia B reiškia bazę, A rūgštį, ir pKa yra mažiausias logaritmas rūgšties konstanta. Ši lygtis taikoma tiek rūgštinėms rūšims HA, tiek konjuguotai rūgščiai HB ⁺ .

Jei jis yra labai didelis, log () gauna labai neigiamą vertę, kuri atimama iš pK _a . Jei, kita vertus, jis yra labai mažas, atsižvelgiant į, rąstinių vertė () trunka labai teigiamą vertę, kuri yra pridėtinės PK _per . Tačiau, kai = log () yra 0, o pH = pKa .

Ką reiškia visa tai? Kad ΔpH bus didesnis kraštutinumų laikomi lygtys, o tai bus minimalus su pH lygus PK _per ; ir kaip pK yra būdingą kiekvienam rūgšties, ši vertė nustato spektrą pKa ± 1.

Šiame intervale esančios pH vertės yra tokios, kuriose buferis yra efektyviausias.

Paruošimas

Norint paruošti buferinį tirpalą, reikia atsiminti šiuos veiksmus:

- Žinokite reikiamą pH, taigi ir tą, kurį norite išlaikyti kuo pastovesnį reakcijos ar proceso metu.

- Žinant pH, vienas ieško tarp visų silpnų rūgščių, tie, kurių pKa yra arčiau šios vertės.

- Pasirinkus HA rūšį ir apskaičiavus buferio koncentraciją (atsižvelgiant į tai, kiek bazės ar rūgšties reikia neutralizuoti), pasveriamas reikiamas kiekis jos natrio druskos.

Pavyzdžiai

Acto rūgštis turi pKa _a 4,75, CH ₃ COOH; Todėl, iš nustatytų sumų šios rūgšties ir natrio acetato, CH mišinys ₃ COONa, sudaro buferį, kad efektyviai buferių pH intervale (3.75-5.75).

Kiti monoprotinių rūgščių pavyzdžiai yra benzenkarboksirūgšties (C ₆ H ₅ COOH) ir skruzdžių (HCOOH) rūgštys . Kiekvienai iš šių pK verčių yra 4.18 ir 3.68; todėl jo pH intervalai, kuriuose didžiausias buferis, yra (3,18–5,18) ir (2,68–4,68).

Be to, poliprotinės rūgštys, tokios kaip fosforo rūgštis (H ₃ PO ₄ ) ir anglis (H ₂ CO ₃ ), turi daug pK verčių _, nes protonas gali išsiskirti. Tokiu būdu, H ₃ PO ₄ turi tris pK (2.12, 7.21 ir 12.67) ir H ₂ CO ₃ turi du (6.352 ir 10.329).

Jei norite palaikyti pH 3 tirpale, galite pasirinkti buferius HCOONa / HCOOH (pK _a = 3,68) ir NaH ₂ PO ₄ / H ₃ PO ₄ (pK _a = 2,12).

Pirmasis buferio rūgšties buferis yra artimesnis pH 3 nei fosforo rūgšties buferis; todėl HCOONa / HCOOH buferiai yra geresni, kai pH 3, nei NaH ₂ PO ₄ / H ₃ PO ₄ .

Nuorodos

1. Day, R., ir Underwood, A. Kiekybinė analitinė chemija (5-asis leidimas). PEARSON Prentice salė, 188–194 psl.
2. „Avsar Aras“. (2013 m. Balandžio 20 d.). Mini smūgiai. Gauta 2018 m. Gegužės 9 d. Iš: commons.wikimedia.org
3. Vikipedija. (2018 m.). Buferinis tirpalas. Gauta 2018 m. Gegužės 9 d. Iš: en.wikipedia.org
4. Doc. Prof. Lubomir Makedonski, PhD. . Buferiniai sprendimai. Varnos medicinos universitetas.
5. „Chem“ kolektyvas. Buferinės instrukcijos. Gauta 2018 m. Gegužės 9 d. Iš: chemcollective.org
6. paklauskIITians. (2018 m.). Buferinis tirpalas. Gauta 2018 m. Gegužės 9 d. Iš: askiitians.com
7. Quimicas.net (2018). Buferio, buferio ar buferio sprendimų pavyzdžiai. Gauta 2018 m. Gegužės 9 d. Iš: quimicas.net