Buferių tirpalų charakteristikos, paruošimas ir pavyzdžiai

The buferinių tirpalų arba buferiai yra tie, kurie gali sumažinti pH pokyčius dėl H jonų₃O⁺ ir OH^-. Jei tokių nėra, kai kurios sistemos (pvz., Fiziologinės) yra pažeistos, nes jų komponentai yra labai jautrūs staigiems pH pokyčiams..

Kaip ir amortizatoriai automobiliuose sumažina jų judėjimo sukeltą poveikį, buferiai daro tą patį, bet su rūgštingumu ar tirpalo bazingumu. Be to, buferiniai tirpalai sukuria specifinį pH intervalą, kuriame jie yra efektyvūs.

Priešingu atveju, H jonai₃O⁺ parūgština tirpalą (pH sumažėja iki žemiau 6), todėl reakcija gali pasikeisti. Tas pats pavyzdys gali būti taikomas bazinėms pH reikšmėms, t. Y. Didesnėms nei 7.

Indeksas

• 1 Charakteristikos
  • 1.1 Sudėtis
  • 1.2 Neutralizuokite rūgščių ir bazių
  • 1.3 Efektyvumas
• 2 Paruošimas
• 3 Pavyzdžiai
• 4 Nuorodos

Savybės

Sudėtis

Iš esmės jie susideda iš rūgšties (HA) arba silpnos bazės (B) ir jo bazės arba rūgšties konjugatų druskų. Todėl yra dviejų tipų: rūgščių buferiai ir šarminiai buferiai.

Rūgštiniai buferiai atitinka HA / A porą^-, kur A^- yra silpnos rūgšties HA konjuguota bazė ir sąveikauja su jonais, tokiais kaip Na⁺- sudaryti natrio druskas. Tokiu būdu pora išlieka kaip HA / NaA, nors ji taip pat gali būti kalio arba kalcio druskos.

Iš silpnos rūgšties HA gaunamas drėgnas rūgšties pH intervalas (mažesnis nei 7) pagal šią lygtį:

HA + OH^- => A^- + H₂O

Tačiau, būdama silpna rūgštis, jos konjuguota bazė yra dalinai hidrolizuojama, kad būtų atkurta dalis suvartoto HA:

A^- + H₂O <=> HA + OH^-

Kita vertus, šarminiai buferiai susideda iš poros B / HB⁺, kur HB⁺ yra silpnos bazės konjuguota rūgštis. Apskritai, HB⁺ formuoja druskas su chlorido jonais, paliekant porą B / HBCl. Šie buferiai buferio bazinius pH intervalus (didesnius nei 7):

B + H₃O⁺ => HB⁺ + H₂O

Ir vėl, HB⁺ gali iš dalies hidrolizuoti, kad būtų atkurta dalis B suvartotos:

HB⁺ + H₂O <=> B + H₃O⁺

Neutralizuokite rūgščių ir bazių

Nors rūgšties buferio pH rūgštys ir šarminiai pH buferiai, abu gali reaguoti su H jonais₃O⁺ ir OH^- naudojant šias cheminių lygčių serijas:

A^- + H₃O⁺ => HA + H₂O

HB⁺ + OH^- => B + H₂O

Tokiu būdu pora HA / A atveju^-, HA reaguoja su OH jonais^-, o A^- -jos konjuguota bazė - reaguoja su H₃O⁺. Kaip ir pora B / HB⁺, B reaguoja su H jonais₃O⁺, o HB⁺ -jo konjuguota rūgštis su OH^-.

Tai leidžia tiek buferinius tirpalus neutralizuoti tiek rūgštines, tiek pagrindines rūšis. Pirmiau minėtų rezultatų rezultatas, pavyzdžiui, nuolatinis OH molių pridėjimas^-, yra pH kitimo sumažėjimas (ΔpH):

Viršutiniame paveikslėlyje parodyta pH buferinė įtaka stipriai bazei (OH donorui).^-).

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

Tačiau yra kreivės plotas, kurio nuolydis yra mažesnis; tai yra, kai slopinimas yra efektyvesnis (melsvas rėmelis).

Efektyvumas

Yra keletas būdų suprasti buferio efektyvumo sąvoką. Vienas iš jų yra nustatyti antrą pH kreivės išvestį, lyginant su baziniu tūriu, išvalant V minimaliąją vertę, kuri yra Veq / 2.

Veq yra tūris ekvivalentiškumo taške; tai yra bazinis tūris, reikalingas visai rūgščiai neutralizuoti.

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

pH = pK_a + žurnalas ([B] / [A])

Čia B žymi bazę, A rūgštį ir pK_a tai yra mažiausias rūgštingumo konstanta logaritmas. Ši lygtis taikoma tiek rūgščiai HA, ir konjuguotai rūgščiai HB⁺.

Jei [A] yra labai didelė [B] atžvilgiu, žurnalas () turi labai neigiamą vertę, kuri atimama iš pK_a. Priešingai, jei [A] yra labai maža [B] atžvilgiu, log () vertė yra labai teigiama, o tai prideda pK._a. Tačiau, kai [A] = [B], log () yra 0 ir pH = pK_a.

Ką reiškia visi pirmiau minėti dalykai? Tai, kad ΔpH bus didesnis kraštutinumuose, į kuriuos atsižvelgiama lygtis, tuo tarpu jis bus mažesnis, kai pH yra lygus pK_a; ir kaip pK_a būdinga kiekvienai rūgščiai, ši vertė nustato intervalą pK_a± 1.

Šio intervalo pH reikšmės yra tos, kuriose buferis yra efektyvesnis.

Paruošimas

Norint paruošti buferinį tirpalą, būtina atsižvelgti į šiuos veiksmus:

- Žinokite reikalingą pH ir todėl reakciją ar procesą, kurį norite išlaikyti kuo pastovesnę.

- Žinant pH, mes ieškome visų silpnų rūgščių, kurių pK_a yra arčiau šios vertės.

- Pasirinkus HA rūšis ir apskaičiuojant buferio koncentraciją (priklausomai nuo to, kiek bazės ar rūgšties reikia neutralizuoti), reikia pasverti reikiamą jo natrio druskos kiekį..

Pavyzdžiai

Acto rūgštis turi pK_a 4,75, CH₃COOH; Todėl tam tikrų šio rūgšties ir natrio acetato, CH₃COONa, sudaro buferį, kuris efektyviai sugeria pH intervale (3.75-5.75).

Kiti monoprotinių rūgščių pavyzdžiai yra benzenkarboksirūgštys (C₆H₅COOH) ir skruzdžių (HCOOH). Kiekvienai iš jų yra pK reikšmės_a jie yra 4.18 ir 3.68; todėl jų aukštesnio buferio pH intervalai yra (3,18-5,18) ir (2,68-4,68).

Kita vertus, poliprotinės rūgštys, tokios kaip fosforo rūgštis (H₃PO₄) ir anglies (H₂CO₃) turi tiek daug pK reikšmių_a kaip protonai gali išleisti. Taigi, H₃PO₄ Ji turi tris pK_a (2.12, 7.21 ir 12.67) ir H₂CO₃ turi du (6,352 ir 10,329).

Jei norite, kad tirpalo pH būtų 3, galite pasirinkti tarp HCOONa / HCOOH buferio (pK_a= 3,68) ir NaH₂PO₄/ H₃PO₄ (pK_a= 2,12).

Pirmasis buferis, ty skruzdžių rūgšties buferis, yra arčiau pH 3, nei fosforo rūgšties buferis; todėl HCOONa / HCOOH geriau slopina pH 3, nei NaH₂PO₄/ H₃PO₄.

Nuorodos

1. Diena, R. ir Underwood, A. Kiekybinė analizinė chemija (penktasis red.). PEARSON Prentice salė, p. 188-194.
2. Avsar Aras. (2013 m. Balandžio 20 d.). Mini smūgiai Gauta 2018 m. Gegužės 9 d., Iš: commons.wikimedia.org
3. Vikipedija. (2018). Buferinis tirpalas. Gauta 2018 m. Gegužės 9 d., Iš: en.wikipedia.org
4. Doc. Prof. Lubomir Makedonski, PhD. [Doc.] Buferiniai tirpalai. Varnos medicinos universitetas.
5. Chem Collective. Buferiniai mokymai. Gauta 2018 m. Gegužės 9 d., Iš: chemcollective.org
6. klausimai. (2018). Buferinis tirpalas. Gauta 2018 m. Gegužės 9 d., Iš: askiitians.com
7. Quimicas.net (2018). Amortizatoriaus, buferio arba buferinių tirpalų pavyzdžiai. Gauta 2018 m. Gegužės 9 d., Iš: quimicas.net