Equation ng Henderson-Hasselbach - isang mathematical expression na nagpapakilala sa mga kakayahan ng buffer system. Ipinapakita ng equation kung paano nakadepende ang balanse ng acid-base ng isang buffer solution sa mga katangian ng mga bahagi ng acid-base buffer system at sa quantitative ratio ng mga bahaging ito sa solusyon. Ang isang tagapagpahiwatig ng balanse ng acid-base sa isang solusyon ay ang pH, pH. Ang pag-aari ng isang acid (ang kakayahang mabulok sa mga ions), bilang isang bahagi ng isang buffer system, ay nailalarawan sa pamamagitan ng halaga ng equilibrium constant, ang dissociation constant ng acid, Ka. pK= – lgK D

Ang quantitative structure (komposisyon) ng buffer system ay maaaring tantyahin bilang salt/acid ratio. Dahil sa nabanggit sa itaas, ganito ang hitsura ng equation ng Henderson-Hasselbach:

pH = pK + log

Ang halaga ng pH at pOH ay apektado ng pare-pareho ang dissociation at ang ratio ng mga konsentrasyon ng mga sangkap.

18. Tangke ng buffer. Buffer zone.

Pagitan pH=pKa±1 tinawag buffer zone .

Buffer capacity(V) ipinahayag bilang ang bilang ng mga katumbas ng mole ng isang malakas na acid o base na dapat idagdag sa isang litro ng buffer upang ilipat ang pH ng isa.

B - kapasidad ng buffer,

Ang nE ay ang mole na katumbas ng isang malakas na acid o alkali,

Ang ΔрН ay ang pagbabago sa pH.

Sa pagsasagawa, ang kapasidad ng buffer ay kinakalkula ng formula:

Ang V ay ang dami ng acid o alkali,

Ang N ay ang katumbas na konsentrasyon ng acid o alkali,

V buffer - ang dami ng buffer solution,

Ang Δ pH ay ang pagbabago sa pH.

Ang kapasidad ng buffer ay nakasalalay sa mga konsentrasyon ng electrolyte at mga buffer ratio.

19. Dami ng pagpapasiya ng buffer capacity.

Ang dami ng acid o alkali na dapat idagdag sa 1 litro ng buffer solution upang ang pH value nito ay magbago ng isa ay tinatawag kapasidad ng buffer

Ang mas mataas panimulang konsentrasyon buffer mixture, mas mataas ang buffer capacity nito

20. Buffer system ng dugo: bikarbonate, phosphate, hemoglobin at protina

buffer ng hemoglobin Ito ay bumubuo ng 35% ng buffer capacity.

Ang pangunahing buffer system ng erythrocytes, na bumubuo ng halos 75% ng kabuuang buffer capacity ng dugo. Ang hemoglobin buffer system ng dugo ay gumaganap ng isang mahalagang papel sa: paghinga, transportasyon ng oxygen sa mga tisyu at sa pagpapanatili ng isang pare-parehong pH ng dugo.

Ito ay kinakatawan ng dalawang mahinang acid - hemoglobin at oxyhemoglobin at ang kanilang mga conjugate base - hemoglobinate at oxyhemoglobinate ions, ayon sa pagkakabanggit:

HHb ↔ H + + Hb -

HHbO 2 ↔ H + HbO 2 -

Phosphate buffer

Ito ay matatagpuan kapwa sa dugo at sa cell fluid ng iba pang mga tisyu, lalo na sa mga bato. Sa mga selula, ito ay kinakatawan ng mga asin

K 2 NRO 4 at KN 2 RO 4, at sa plasma ng dugo at intercellular fluid

Na2HPO4 at NaH2PO4.

Pangunahing gumagana sa plasma at kabilang ang: dihydrophosphate ion at hydrogen phosphate ion

H 2 RO 4 - at NRO 4 2-

Ang sistemang ito ay gumaganap ng mahalagang papel sa mga biyolohikal na kapaligiran − sa selula, sa mga katas ng mga glandula ng pagtunaw, sa ihi.

bikarbonate buffer . Ito ay bumubuo ng 53% ng buffer capacity.

Iniharap:

H 2 CO 3 at NaHCO3

Ang bicarbonate buffer ay ang pangunahing buffer system sa plasma ng dugo; ito ay isang mabilis na sistema ng pagtugon, dahil ang produkto ng pakikipag-ugnayan nito sa mga CO 2 acid ay mabilis na nailalabas sa pamamagitan ng mga baga.

Buffer ng protina Ito ay 5% ng buffer capacity.

Binubuo ito ng isang protina-acid at ang asin nito na nabuo sa pamamagitan ng isang malakas na base.

Pt - COOH - protina-acid

Pt - COONa - protina-asin

1. Kapag ang mga malakas na acid ay nabuo sa katawan, nakikipag-ugnayan sila sa asin ng protina.

HC1 + Pt-COONa ↔ Pt-COOH + NaCl.

2. Sa pagtaas ng mga produktong alkalina, nakikipag-ugnayan sila sa Pt-COOH:

NaOH + Pt-COOH ↔ Pt-COONa + H 2 O

Ang protina ay isang amphoteric electrolyte at samakatuwid ay nagpapakita ng sarili nitong buffering action.

Ang buffer solution ay isang kemikal na reagent na may pare-parehopH

Ang mga babasagin sa laboratoryo, kagamitan sa laboratoryo, mga instrumento at mga kemikal ay ang apat na pangunahing bahagi ng anumang modernong laboratoryo, anuman ang espesyalisasyon nito. Depende sa layunin, ang mga produkto ng laboratoryo - mga babasagin, kagamitan, mga instrumento ay gawa sa iba't ibang mga materyales: plastik, porselana, kuwarts, borosilicate, baso ng laboratoryo, atbp. Ito ay isang bagay lamang sa presyo at kalidad. Ang mga kemikal na reagents ay sumasakop sa isang espesyal na lugar sa listahan ng mga kagamitan sa laboratoryo - kung wala ang mga ito imposibleng isagawa kahit na ang pinakasimpleng pagsusuri, pananaliksik, eksperimento.

Sa pagsasagawa ng gawaing laboratoryo, ang mga empleyado ay madalas na nakakaharap ng mga kemikal na solusyon na mayroon o dapat magkaroon ng isang tiyak na halaga ng pH. Para sa mga layuning ito na ginawa ang mga espesyal na solusyon sa buffer.

Ano ang solusyong ito?

Mga solusyon sa buffer - mga kemikal na reagents na may isang tiyak na matatag na tagapagpahiwatig ng konsentrasyon ng mga hydrogen ions; isang halo ng mahinang puro acid at asin nito. Ang mga solusyon na ito ay halos hindi nagbabago ng kanilang istraktura kapag puro, natunaw ng iba pang mga kemikal na reagents, o kapag ang mataas na puro alkalis o acids ay idinagdag dito sa isang maliit na halaga. Upang makakuha ng buffer solution na may ibang pH, kailangang baguhin ang konsentrasyon at ratio ng mga kemikal na solusyon na ginamit.

Ang kemikal na reagent na ito ay nakapagpapanatili ng isang tiyak na pH sa isang tiyak na antas, depende sa tiyak na dami ng agresibong media, alkalis at mga acid. Ang bawat pinaghalong buffer ay may isang tiyak na kapasidad ng buffer - ang katumbas na ratio ng bilang ng mga elemento ng alkali at acid.

Sa kasamaang palad, ang mga acid at alkalis mismo ay hindi maaaring maiugnay sa mga buffer mixture, dahil kapag sila ay natunaw ng tubig, ang antas ng pH ng mga agresibong media na ito ay nagbabago.

Sa pagsasanay sa laboratoryo, naaangkop din ang calibration buffer mixture. Ito ay dinisenyo upang ayusin ang katumpakan ng mga tagapagpahiwatig ng mga instrumento na ginagamit upang matukoy ang antas ng acid sa mga likidong sangkap - ang aktibidad ng mga hydrogen ions sa iba't ibang media.

Para sa trabaho kapwa sa mga kondisyon ng laboratoryo at sa pribadong pagsasanay, inirerekumenda na gumamit ng mga high-stability buffer mixtures na inihanda sa mga dalubhasang laboratoryo gamit ang mga laboratoryo na babasagin sa mga espesyal na kagamitan at instrumento sa laboratoryo. Ang paghahanda sa sarili ng kemikal na reagent na ito ay maaaring makuha sa isang malaking pagkakamali.

Ano ang buffer solution?

Ang komposisyon ng kemikal na reagent na ito ay kinabibilangan ng tubig - isang solvent at pantay dissolved ions o molekula ng mga substance na bumubuo sa acid-base o alkaline-acid buffer system. Ang buffer system ay ang pakikipag-ugnayan ng isang mahinang puro acid sa isa sa mga asin nito.

Ang mga naturang kemikal na reagent, kasama ang mga modernong kagamitan at instrumento sa laboratoryo, ay malawakang ginagamit sa pananaliksik sa analytical chemistry, biology at microbiology, genetics, medisina, parmasyutiko, research center at iba pang larangang siyentipiko.

Kahalagahan ng buffer solution para sa mga tao

Ang natural na pinaghalong buffer ay napakahalaga din para sa normal na paggana ng katawan, dahil pinapanatili nito ang isang pare-parehong antas ng pH sa mga biological fluid ng mga tisyu, organo, lymph at dugo.

Mga kondisyon ng imbakan

Itago ang chemical reagent na ito sa isang hermetically sealed container (baso o plastik na bote).

Saan makakabili ng mataas na kalidad na kagamitan sa laboratoryo sa abot-kayang presyo?

Ito ay kapaki-pakinabang upang bumili ng mga kemikal, instrumento, kagamitan, laboratoryo na babasagin sa Moscow sa isang modernong dalubhasang tindahan ng mga kemikal na reagents Moscow tingian at pakyawan "Prime Chemicals Group". Dito makikita mo ang isang malawak na hanay ng mga de-kalidad na produkto mula sa mga kilalang tatak sa abot-kayang presyo. Nag-aalok din kami ng paghahatid sa loob ng lungsod at rehiyon.

"Prime Chemicals Group" - mga kagamitan sa laboratoryo mula sa mga guwantes sa pagsusuri hanggang sa mga kaliskis ng elektronikong laboratoryo na may marka ng kalidad.

Ang isang buffer solution ay ginagamit upang mapanatili ang isang pare-parehong halaga ng pH. Binubuo ito ng pinaghalong mahinang acid HA at ang conjugate base A - . Ang equilibria ay magkakasamang nabubuhay sa isang buffer solution:

ON + H 2 O ↔ H 3 O + + A -

A - + H 2 O ↔ HA + OH -

pinipigilan ang isa't isa sa sapat na mataas na C(HA) at C(A -); samakatuwid, maaari nating ipagpalagay na ang [HA] \u003d C (HA) at [A - ] \u003d C (A -). Gamit ang expression para sa K a ON at pagpapabaya sa kontribusyon ng [H 3 O + ] dahil sa paghihiwalay ng tubig, nakukuha natin

Ang parehong expression ay maaaring makuha gamit ang pangalawang equilibrium constant.

HALIMBAWA 16. Kalkulahin ang pH ng isang buffer solution na binubuo ng 0.10 M acetic acid at 0.10 M sodium acetate.

Desisyon. Dito, natutugunan ang lahat ng mga kondisyon na nagpapahintulot sa formula (2-14) na mailapat (ang acetic acid ay isang mahinang acid, ang mga konsentrasyon ng acid at conjugate base ay medyo mataas). Kaya

HALIMBAWA 17. Kalkulahin ang pH ng isang buffer solution na binubuo ng 0.10 M ammonia at 0.20 M ammonium chloride.

Desisyon. Ayon sa pormula (2-14) makikita natin

Ang isang mahalagang katangian ng isang buffer solution ay ang buffer capacity nito. Ang pagdaragdag ng isang malakas na base (acid) sa isang buffer solution, ang pH nito ay maaaring magbago sa isang pagbabago sa konsentrasyon ng acid HA at ang conjugate base A - . Samakatuwid, ang kapasidad ng buffer ay karaniwang kinakatawan bilang

kung ang isang malakas na base ay idinagdag sa buffer solution, at

kung ang isang malakas na acid ay idinagdag sa buffer solution. Isulat natin ang material balance equation para sa pinaghalong monobasic acid HA at conjugate base A - :

Ipahayag natin ang [ON] sa mga tuntunin ng K a ON at palitan sa materyal na balanse equation. Hanapin natin ang [A -]:

(2-17)

Differentiating equation (2-17) na may kinalaman sa dpH, na isinasaalang-alang na dc main = , nakukuha natin

(2-18)

Madaling makita na sa pH = pK a HA, i.e. – C(HA) = C(A -), ang maximum na buffer capacity ay naabot. Maaari itong ipakita na

(2-19)

Ang mga formula (2-18) at (2-19) ay sumusunod sa isa mula sa isa, kung matatandaan natin na [ON] = a(HA)C(HA) at [A - ] = a(A -) C (A -), pati na rin ang mga expression para sa a(NAKA-ON) at a(PERO -).

Para sa mataas na dilute na mga solusyon sa buffer, ang kontribusyon ng paghihiwalay ng tubig ay dapat isaalang-alang. Sa kasong ito, ang equation (2-19) ay nagiging mas kumplikado:

Dito, ang unang dalawang termino ay naglalarawan ng buffering action ng tubig, ang pangatlo ay naglalarawan ng buffering action ng acid at ang conjugate base.

HALIMBAWA 18. Kalkulahin kung paano magbabago ang pH kung ang 1.0·10 -3 mol ng hydrochloric acid ay idinagdag sa 1.0 l ng buffer solution na binubuo ng 0.010 M acetic acid at 0.010 M sodium acetate.

Desisyon. Kinakalkula namin ang pH ng buffer solution bago magdagdag ng hydrochloric acid:

Ang kabuuang konsentrasyon ng buffer solution ay

Para sa ganoong sapat na puro buffer solution, ang buffer capacity ay dapat kalkulahin gamit ang formula (2-18):

Pagkalkula ngunit ang formula (2-19) ay nagbibigay ng parehong resulta:

Kalkulahin ang pagbabago sa pH

Kaya, pagkatapos magdagdag ng hydrochloric acid, ang pH ng buffer solution ay magiging

pH = 4.75 - 0.087 = 4.66

Ang problemang ito ay maaaring malutas nang hindi gumagamit ng pagkalkula ng kapasidad ng buffer, ngunit sa pamamagitan ng paghahanap ng mga halaga ng mga bahagi ng pinaghalong buffer bago at pagkatapos ng pagdaragdag ng HC1. Sa orihinal na solusyon

HALIMBAWA 19. Kumuha ng expression para sa maximum na buffer capacity ng isang solusyon na may kabuuang konsentrasyon ng mga bahagi c.

Desisyon. Hanapin natin ang mga kondisyon kung saan ang buffer capacity ay maximum. Upang gawin ito, iniiba namin ang expression (2-18) sa pamamagitan ng pH at itinutumbas ang derivative sa zero

Samakatuwid [H + ] = K a HA at, dahil dito, C (HA) = C (A -).

Gamit ang mga pormula (2-19) at (2-21), nakuha natin iyon

Pagkalkula ng pH ng mga pinaghalong acid o base. Hayaang maglaman ang solusyon ng dalawang acid HA 1 at HA 2. Kung ang isang acid ay mas malakas kaysa sa isa, kung gayon halos palaging ang pagkakaroon ng mas mahinang acid ay maaaring mapabayaan, dahil ang paghihiwalay nito ay pinigilan. Kung hindi, ang paghihiwalay ng parehong mga acid ay dapat isaalang-alang.

Kung ang HA 1 at HA 2 ay hindi masyadong mahina na mga acid, kung gayon ang pagpapabaya sa autoprotolysis ng tubig, ang electroneutrality equation ay maaaring isulat bilang:

[H 3 O +] \u003d [A 1 -] +

Hanapin natin ang equilibrium concentrations ng A 1 - at A 2 1 mula sa mga expression para sa dissociation constants ng HA 1 at HA 2:

Ipalit natin ang mga nakuhang expression sa electroneutrality equation

Pagkatapos ng pagbabagong-anyo nakukuha namin

Kung ang antas ng dissociation ng mga acid ay hindi lalampas sa 5%, kung gayon

Para sa isang halo ng P mga acid

Katulad din para sa isang halo ng mga monobasic na base

(2-21)

saan K a 1 at K a 2 - dissociation constants ng conjugated acids. Sa pagsasagawa, mas madalas, marahil, may mga sitwasyon kung ang isa (isa) sa mga acid (base) na naroroon sa pinaghalong pinipigilan ang paghihiwalay ng iba, at samakatuwid, upang kalkulahin ang pH, maaaring isaalang-alang ng isa ang paghihiwalay nito lamang. acid (base na ito), at pabayaan ang paghihiwalay ng iba. Ngunit maaaring may iba pang mga sitwasyon.

HALIMBAWA 20. Kalkulahin ang pH ng pinaghalong kung saan ang kabuuang konsentrasyon ng benzoic at aminobenzoic acid ay 0.200 at 0.020 M, ayon sa pagkakabanggit.

Desisyon. Kahit na ang dissociation constants ng benzoic (K a= 1.62 10 -6 , tukuyin K 1) at aminobenzoic (K a = 1.10 10 -5 , tukuyin K2) ang mga acid ay naiiba sa halos dalawang order ng magnitude; dahil sa medyo malaking pagkakaiba sa mga konsentrasyon ng acid, kinakailangang isaalang-alang ang paghihiwalay ng parehong mga acid. Samakatuwid, ayon sa pormula (2-20) makikita natin

Ang buffer solution o simpleng buffer ay isang solusyon na ang pH ay hindi nagbabago nang malaki kapag ang maliit na halaga ng acid o base ay idinagdag.

Ang mga solusyon sa buffer ay maaaring uriin sa apat na uri.

Mga solusyon sa buffer na naglalaman ng isang malakas na acid

Anumang malakas na acid tulad ng nitric acid ay maaaring gamitin bilang isang mababang pH buffer. Ang mga malakas na acid ay ganap na nahiwalay sa mga may tubig na solusyon, at samakatuwid ang kanilang mga solusyon ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang mataas na konsentrasyon ng mga hydronium ions. Ang pagdaragdag ng isang maliit na halaga ng acid o base sa isang malakas na acid samakatuwid ay may maliit na epekto lamang sa pH ng isang solusyon ng isang malakas na acid.

Halimbawa, kung ang 1 cm3 ng hydrochloric acid na may konsentrasyon na 0.1 mol/dm3 ay idinagdag sa 100 cm3 ng solusyon ng nitric acid na may konsentrasyon na 0.01 mol/dm3, pagkatapos ay bababa ito mula 2.00 hanggang 1.96. Ang pagbabago sa pH na 0.04 ay maaaring ituring na bale-wala. Upang suriin ang mga halaga ng pH sa itaas ng isang solusyon bago at pagkatapos magdagdag ng hydrochloric acid, gamitin ang equation

Ihambing natin ngayon ang ipinahiwatig na hindi gaanong pagbaba sa pH sa resulta ng pagdaragdag ng isang solusyon na may konsentrasyon na 0.1 mol/dm3 hanggang 100 cm3 ng purong tubig. Sa kasong ito, ang pH ay bumaba nang husto mula 7.00 hanggang 4.00. Maliwanag, ang purong tubig ay hindi kumikilos bilang isang buffer solution dahil hindi nito pinapanatili ang pH sa humigit-kumulang sa parehong antas. Ang mga konsentrasyon ng mga solusyon sa buffer ay tumutugma sa mga patag na bahagi ng mga curve ng titration na ipinapakita sa Fig. 8.2. Ang mga bahaging ito ng mga titration curves ay tinatawag na buffer regions. Sa rehiyon ng buffer, ang mga halaga ng pH ay hindi sensitibo sa maliliit na pagbabago sa acid o base na konsentrasyon.

Mga solusyon sa buffer na naglalaman ng matibay na base

Ang anumang matibay na base ay maaaring gamitin bilang buffer na may mataas na halaga. Ang pagdaragdag ng kaunting acid o base sa naturang buffer ay may kaunting epekto sa. Halimbawa, kapag nagdaragdag ng solusyon ng hydrochloric acid na may konsentrasyon ng solusyon na may konsentrasyon, isang pagbabago mula 12.00 hanggang 11.96 ay nangyayari. Ang pagbabago sa kasong ito ay 0.04 lamang. Ang resultang ito ay mapapatunayan gamit ang equation (6) at ang kaugnayan

Mga solusyon sa buffer na naglalaman ng mahinang acid

Ang mga solusyon sa buffer na may mga matatag na halaga mula 4 hanggang 7 ay maaaring makuha gamit ang anumang mahinang acid at isa sa mga asin nito. Para sa layuning ito, madalas na ginagamit ang isang pinaghalong acetic acid at sodium acetate. Ang sodium acetate sa may tubig na solusyon ay ganap na na-ionize

Sa kaibahan, ang acetic acid ay bahagyang ionized lamang.

Kapag ang acid ay idinagdag, ang ekwilibriyong ito ay lumilipat sa kaliwa, ang nilalaman ng mga idinagdag na ion ay bumababa at ang orihinal na halaga ay naibalik. acid.

Kapag ang isang base ay idinagdag, ito ay neutralisahin ng mga hydronium ions

Ang pag-alis ng mga ion bilang resulta ng reaksyong ito ay nagiging sanhi ng equilibrium (7) na lumipat sa kanan. Ang konsentrasyon ng mga ions at samakatuwid ang halaga ng solusyon ay nananatiling pare-pareho. Ang pagkakaroon ng acetic acid sa buffer solution ay nagbibigay ng malaking supply ng mga non-dissociated molecule na may kakayahang mag-dissociating at sa gayon, kung kinakailangan, magbayad para sa pagdaragdag ng mga bahagi ng base.

Ang pagkilos ng mga solusyon sa buffer ay maaaring isaalang-alang sa dami batay sa batas ng mass action. Gaya ng ipinakita sa nakaraang seksyon, ang paglalapat ng batas na ito sa equilibrium ng dissociation ng acetic acid ay humahantong sa sumusunod na expression para sa constant ng dissociation ng acetic acid:

Ang pagkuha ng logarithm ng expression na ito ay humahantong sa sumusunod na resulta:

nasaan ang kabuuang konsentrasyon ng mga kaukulang particle sa buffer solution. Ang dissociation constant ng acetic acid ay katumbas ng talahanayan. 8.1). Nangangahulugan ito na ang acetic acid dissociation equilibrium na inilarawan ni

equation (7), ay makabuluhang inilipat sa kaliwa. Para sa kadahilanang ito, ang kamag-anak na kontribusyon ng acetic acid sa kabuuang halaga ng mga ions sa buffer solution ay maliit. Ang halaga sa equation (8) ay halos lahat ay dahil sa kontribusyon ng asin, i.e. sodium acetate, na ganap na nahiwalay sa mga ion. Samakatuwid,

Dahil ang acetic acid ay maliit na dissociated sa buffer solution, ang acid concentration sa equilibrium mixture (7) ay humigit-kumulang tumutugma sa paunang konsentrasyon nito sa buffer solution. Ito ay nagpapahintulot sa iyo na magsulat

Ang pagpapalit ng mga resulta na nakuha sa equation (8), nakuha namin

Ang resultang relasyon ay tinatawag na Henderson equation para sa isang buffer solution na binubuo ng isang mahinang acid at asin nito. Maaari itong magamit para sa iba't ibang mga kalkulasyon, lalo na para sa pagkalkula: buffer solution;

ang dami ng acid o asin na kailangan para makakuha ng buffer solution na may gustong halaga

mga pagbabago sa buffer solution kapag ang maliliit na bahagi ng acid o base ay idinagdag dito.

a) Gaano karaming sodium acetate ang dapat matunaw sa acetic acid, na may konsentrasyon upang makakuha ng buffer solution na may

b) Paano magbabago ang buffer solution na ito kung ang isang solusyon ay may konsentrasyon ng

a) Mula sa equation (9) madali itong hanapin

Sa pamamagitan ng kondisyon at

Ayon sa Talahanayan. 8.1.

Ang pagpapalit ng lahat ng mga halagang ito sa nagresultang equation ay nagbibigay

Kaya naman,

Nangangahulugan ito na upang makakuha ng buffer solution na may isang nunal ng sodium acetate ay dapat na matunaw sa acetic acid.

Relatibong molar mass ng sodium acetate:

Samakatuwid, ang masa ng isang nunal ng sodium acetate ay

Kaya, upang makakuha ng buffer solution na may 1.46 g ng sodium acetate ay dapat matunaw sa acetic acid.

b) 1 cm3 ng isang solusyon na may konsentrasyon na naglalaman

0.001 mol Ito ay tumutugon sa pagbuo Samakatuwid, ang konsentrasyon ay bababa ng at ang konsentrasyon ay tataas ng 0.001 mol/dm3 (isang bahagyang pagtaas sa volume ay maaaring mapabayaan). kaya,

Kaya, kapag ang alkali ay idinagdag sa buffer solution, isang hindi gaanong pagbabago na 0.07 ang dapat mangyari.

Kapag isinasaalang-alang ang mga solusyon sa buffer na naglalaman ng mahinang acid, isang espesyal na kaso ang lumitaw. Ang equation ng Henderson ay nagpapakita na kapag ang konsentrasyon ng asin ay eksaktong katumbas ng konsentrasyon ng acid, ang buffer solution ay kapareho ng acid na iyon, i.e.

Halimbawa, kung ang 100 cm3 ng isang 0.1 mol/dm3 na solusyon ay idinagdag sa 100 cm3 ng isang 0.1 mol/dm3 na solusyon, ang resultang buffer ay dapat magkaroon ng pH na 4.75 sa 25°C.

Mga solusyon sa buffer na naglalaman ng mahinang base

Ang mga solusyon sa buffer na may mga matatag na halaga mula 7 hanggang 10 ay maaaring makuha sa pamamagitan ng paghahalo ng mahinang base sa isa sa mga asin nito. Ang isang karaniwang buffer solution ng ganitong uri ay isang solusyon ng ammonia at ammonium chloride. Sa isang may tubig na solusyon, ang ammonium chloride ay ganap na naghihiwalay

Ang ammonia ay bahagyang nagdidissociate sa tubig

Kapag ang isang acid ay idinagdag sa buffer solution na ito, ito ay na-neutralize ng mga ion. Bilang resulta, ang equilibrium (10) ay lumilipat sa kanan. Ang paglilipat na ito ay nagpapanatili ng isang pare-pareho na konsentrasyon ng ion at samakatuwid ay isang pare-pareho

Kapag ang isang base ay idinagdag, ang equilibrium (10) ay lumilipat sa kaliwa, at ang konsentrasyon ng mga OH ion ay pinananatiling pare-pareho. Ang pagkakaroon ng ammonium chloride sa buffer solution ay nagbibigay ng isang malaking supply ng mga ions sa loob nito, na ginagawang posible upang mabayaran ang epekto ng mga idinagdag na bahagi ng base.

Ang Henderson equation para sa isang buffer solution na naglalaman ng mahinang base at isa sa mga salts nito ay

Mga Aplikasyon ng Buffer

Ang mga solusyon sa buffer ay may mahalagang papel sa maraming teknolohikal na proseso. Ginagamit ang mga ito, halimbawa, sa electrochemical application ng protective coatings, sa paggawa ng mga tina, photographic na materyales at katad. Bilang karagdagan, ang mga solusyon sa buffer ay malawakang ginagamit sa pagsusuri ng kemikal at para sa pagkakalibrate ng mga pH meter (tingnan ang Kabanata 10).

Maraming biyolohikal at iba pang mga sistema ang umaasa sa mga solusyon sa buffer na nilalaman nito upang mapanatili ang isang pare-parehong pH. Ang mga normal na halaga ng pH para sa ilan sa mga sistemang ito ay nakalista sa Talahanayan. 8.6. Halimbawa, ang pH ng dugo sa katawan ng tao ay pinananatili sa hanay na 7.35 hanggang 7.45, sa kabila ng katotohanan na ang nilalaman ng carbon dioxide at, samakatuwid, ang carbonic acid sa dugo ay maaaring mag-iba nang malawak. Ang buffer na nakapaloob sa dugo ay pinaghalong pospeyt, bikarbonate at mga protina. Ang mga buffer ng protina ay nagpapanatili ng pH ng mga luha sa 7.4. Sa mga pag-aaral sa bacteriological, upang mapanatili ang isang pare-parehong pH ng media ng kultura na ginagamit upang palaguin ang bakterya, kinakailangan ding gumamit ng mga solusyon sa buffer.

Talahanayan 8.6, mga halaga ng pH para sa ilang mga biological system at iba pang mga solusyon

PANIMULA

BUFFER SOLUTIONS (buffer mixtures, buffers) - mga solusyon na naglalaman ng buffer system at, bilang resulta, may kakayahang mapanatili ang pH sa isang pare-parehong antas. Karaniwang inihahanda ang mga ito sa pamamagitan ng pagtunaw ng mahinang acid at ng alkali metal na asin nito na kinuha sa naaangkop na sukat sa tubig, bahagyang pag-neutralize ng mahinang acid na may malakas na alkali o mahinang base na may malakas na acid, at pagtunaw ng pinaghalong mga asing-gamot ng polybasic acid. Ang halaga ng pH ng mga solusyon sa buffer na inihanda sa ganitong paraan ay bahagyang nag-iiba sa temperatura. Ang hanay ng mga halaga ng pH kung saan ang buffer solution ay may matatag na buffering properties ay nasa loob ng pK ± 1 (pK ay ang negatibong decimal logarithm ng dissociation constant ng mahinang acid na kasama sa komposisyon nito). Ang pinakakilalang mga solusyon sa buffer ay: Serensen's glycine, Walpole's acetate, Serensen's phosphate, Palic's borate, Michaelis's veronal, Kolthoff's carbonate, Tris buffer, universal Michaelis's veronal, atbp.

Sa pagsasanay sa laboratoryo, ang mga solusyon sa buffer ay ginagamit upang mapanatili ang aktibong reaksyon ng daluyan sa isang tiyak na pare-parehong antas at upang matukoy ang pH (pH) - bilang mga karaniwang solusyon na may matatag na mga halaga ng pH, atbp.

BUFFER MIXTURES

Kung ang tubig ay idinagdag sa isang solusyon ng anumang acid o alkali, kung gayon, siyempre, ang konsentrasyon ng hydrogen o hydroxyl ions ay bumababa nang naaayon. Ngunit kung magdagdag ka ng isang tiyak na halaga ng tubig sa pinaghalong acetic acid at sodium acetate o sa pinaghalong ammonium hydroxide at ammonium chloride, kung gayon ang konsentrasyon ng hydrogen at hydroxyl ions sa mga solusyon na ito ay hindi magbabago.

Ang pag-aari ng ilang mga solusyon upang mapanatili ang konsentrasyon ng mga hydrogen ions na hindi nagbabago kapag natunaw, pati na rin kapag nagdaragdag ng maliliit na halaga ng malakas na acids o alkalis, ay kilala bilang buffering action.

Ang mga solusyon na sabay-sabay na naglalaman ng ilang mahinang acid at asin nito o ilang mahinang base at asin nito at may buffering effect ay tinatawag na buffer solution. Ang mga solusyon sa buffer ay maaaring ituring bilang mga pinaghalong electrolyte na may mga ion ng parehong pangalan. Ang pagkakaroon ng isang mahinang acid o mahinang base at ang kanilang mga asing-gamot sa solusyon ay binabawasan ang epekto ng pagbabanto o ang pagkilos ng iba pang mga acid at base sa pH ng solusyon.

Ang ganitong mga solusyon sa buffer ay ang mga sumusunod na mixtures ng CH 3 COOH + CH 3 C OON a, NH 4 OH + NH 4 Cl, Na 2 CO 3 + NaHCO 3, atbp.

Ang mga solusyon sa buffer, na mga pinaghalong mahinang asido at mga asin nito, ay karaniwang may acidic na reaksyon (pH<7). Например, буферная смесь 0,1М раствора СН 3 COOP + 0.1M CH na solusyon Ang 3 CO ONa ay may pH = 4.7.

Ang mga solusyon sa buffer, na mga pinaghalong mahinang base at ang kanilang mga asin, bilang panuntunan, ay may alkaline na reaksyon (pH> 7). Halimbawa, isang buffer mixture ng 0.1M na solusyon Ang N H 4 OH + 0.1M na solusyon ng N H 4 C1 ay may pH = 9.3.

Mga solusyon sa buffer ng acid-base

Sa isang malawak na kahulugan, ang mga buffer system ay tinatawag na mga system na nagpapanatili ng isang tiyak na halaga ng isang parameter kapag nagbabago ang komposisyon. Ang mga solusyon sa buffer ay maaaring

- acid-base - panatilihin ang isang pare-parehong halaga ng pH sa pamamagitan ng pagdaragdag ng maliit na halaga ng acid o base.

Redox - panatilihing pare-pareho ang potensyal ng system kapag ipinakilala ang mga ahente ng oxidizing o pagbabawas.

kilalang mga solusyon sa buffer ng metal na nagpapanatili ng pare-parehong pH.

Sa lahat ng kaso, ang buffer solution ay isang conjugated pair. Sa partikular, ang acid-base buffer solution ay naglalaman ng conjugated acid-base na pares. Ang buffering effect ng mga solusyong ito ay dahil sa pagkakaroon ng acid-base balance ng pangkalahatang uri:

ON ↔ H + + A -

acid conjugate

Base

B + H + ↔ HH +

O conjugate warping

Acid

Dahil ang mga solusyon sa buffer na acid-base lamang ang isinasaalang-alang sa seksyong ito, tatawagin namin ang mga ito na mga solusyon sa buffer, na inaalis ang "acid-base" sa pangalan.

Ang mga solusyon sa buffer ay mga solusyon na nagpapanatili ng isang pare-parehong pH kapag natunaw at nagdaragdag ng maliit na halaga ng acid o base.

Pag-uuri ng mga buffer system

1. pinaghalong solusyon ng mga mahinang asido at mga asin nito. Halimbawa, acetate buffer solution.

2. pinaghalong mga solusyon ng mahinang base at ang kanilang mga asin. Halimbawa, ammonium buffer solution.

3. pinaghalong mga solusyon ng mga asing-gamot ng polybasic acids ng iba't ibang antas ng pagpapalit. Halimbawa, phosphate buffer solution.

4. mga ion at molekula ng ampholytes. Kabilang dito, halimbawa, ang mga amino acid at mga buffer system ng protina. Dahil nasa isoelectric na estado, ang mga amino acid at protina ay hindi buffer. Ang buffering effect ay lilitaw lamang kapag ang isang tiyak na halaga ng acid o alkali ay idinagdag sa kanila. Sa kasong ito, ang isang pinaghalong dalawang anyo ng protina ay nabuo: a) isang mahinang "protein acid" + isang asin ng mahinang acid na ito; b) mahinang "base ng protina" + asin ng mahinang base na ito. Kaya, ang ganitong uri ng mga buffer system ay maaaring maiugnay sa mga buffer system ng una o pangalawang uri.

Pagkalkula ng pH ng Buffer Solutions

Ang pagkalkula ng pH ng mga buffer system ay batay sa batas ng mass action para sa balanse ng acid-base. Para sa isang buffer system na binubuo ng isang mahinang acid at ang asin nito, tulad ng acetate, ang konsentrasyon ng ion H+ madaling kalkulahin mula sa equilibrium constant ng acetic acid:

CH 3 COOH ↔ CH 3 COO - + H +

(1).

Mula sa (1) sumusunod na ang konsentrasyon ng mga hydrogen ions ay katumbas ng

(2)

Sa pagkakaroon ng CH 3 Ang balanse ng acid-base ng COONa ng acetic acid ay inilipat sa kaliwa. Samakatuwid, ang konsentrasyon ng undissociated acetic acid ay halos katumbas ng konsentrasyon ng acid, i.e. [CH 3 COOH] = may acid.

Ang pangunahing pinagmumulan ng acetate ions ay isang malakas na electrolyte CH 3 COONA :

CH 3 COONa → Na + + CH 3 COO -,

Samakatuwid, maaaring ipagpalagay na [ CH 3 COO -] = mula sa asin . Isinasaalang-alang ang mga pagpapalagay na ginawa, ang equation (2) ay nasa anyo:

Mula dito, nakuha ang equation ng Henderson-Hasselbach para sa mga buffer system na binubuo ng mahinang acid at asin nito:

(3)

Para sa isang buffer system na binubuo ng isang mahinang base at ang asin nito, tulad ng ammonia, ang konsentrasyon ng mga hydrogen ions sa solusyon ay maaaring kalkulahin mula sa dissociation constant ng mahinang base.

NH 3 × H 2 O \u003d NH 4 OH ↔ NH 4 + + OH -

(4)

Ipinapahayag namin ang konsentrasyon ng mga ion oh- mula sa ionic na produkto ng tubig

(5)

at palitan sa (4).

(6)

Mula sa (6) sumusunod na ang konsentrasyon ng mga hydrogen ions ay katumbas ng

(7)

Sa pagkakaroon ng NH 4 Cl ang balanse ng acid-base ay inilipat sa kaliwa. Samakatuwid, ang konsentrasyon ng undissociated ammonia ay halos katumbas ng konsentrasyon ng ammonia, i.e. [ NH 4 OH] = may basic.

Ang pangunahing pinagmumulan ng mga ammonium cation ay isang malakas na electrolyte NH4Cl:

NH 4 Cl → NH 4 + + Cl -,

Samakatuwid, maaaring ipagpalagay na [ NH 4 +] = mula sa asin . Isinasaalang-alang ang mga pagpapalagay na ginawa, ang equation (7) ay nasa anyo:

(8)

Mula dito, nakuha ang equation ng Henderson-Hasselbach para sa mga buffer system na binubuo ng mahinang base at asin nito:

(9)

Katulad nito, maaari mong kalkulahin ang pH ng isang buffer system na binubuo ng isang halo ng mga solusyon ng mga asing-gamot ng polybasic acid ng iba't ibang antas ng pagpapalit, halimbawa, pospeyt, na binubuo ng isang halo ng mga solusyon ng hydrophosphate ( Na2HPO4 ) at dihydrophosphate ( NaH2PO4 ) sosa. Ang pagkilos nito ay batay sa balanse ng acid-base:

H 2 PO 4 - ↔ H + + HPO 4 2-

Mahinang acid conjugate base

(10)

Pagpapahayag mula sa (10) ang konsentrasyon ng mga hydrogen ions at paggawa ng mga sumusunod na pagpapalagay:

[ H 2 PO 4 - ] = c (H 2 PO 4 - ); [ HPO 4 2- ] = c (HPO 4 2- ), nakukuha natin ang:

(11).

Ang pagkuha ng logarithm ng expression na ito at binabaligtad ang mga palatandaan, nakuha namin ang Henderson-Hasselbach equation para sa pagkalkula ng pH ng phosphate buffer system

(12),

Kung saan ang pK b (H 2 PO 4 - ) ay ang negatibong decimal logarithm ng dissociation constant

phosphoric acid sa ikalawang yugto; kasama si ( H 2 PO 4 - ) at may (HPO 4 2- ), ayon sa pagkakabanggit, ang konsentrasyon ng acid at asin.

Mga katangian ng mga solusyon sa buffer

Ang halaga ng pH ng mga solusyon sa buffer ay nananatiling hindi nagbabago kapag natunaw, tulad ng sumusunod mula sa equation ng Henderson-Hasselbach. Kapag ang solusyon sa buffer ay natunaw ng tubig, ang mga konsentrasyon ng parehong bahagi ng pinaghalong ay bumababa ng parehong bilang ng beses. Samakatuwid, ang halaga ng pH ay hindi dapat magbago. Gayunpaman, ipinapakita ng karanasan na ang ilang pagbabago sa pH, bagaman hindi gaanong mahalaga, ay nangyayari. Ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na ang equation ng Henderson-Hasselbach ay tinatayang at hindi isinasaalang-alang ang mga interionic na pakikipag-ugnayan. Ang mga tumpak na kalkulasyon ay dapat isaalang-alang ang pagbabago sa mga koepisyent ng aktibidad ng mga conjugated acid at base.

Binabago ng mga solusyon sa buffer ang pH nang kaunti kapag nagdagdag ng maliliit na acid o base. Ang kakayahan ng mga solusyon sa buffer na mapanatili ang isang pare-parehong pH kapag ang maliit na halaga ng isang malakas na acid o malakas na base ay idinagdag sa kanila ay batay sa katotohanan na ang isang bumubuo ng solusyon ng buffer ay maaaring makipag-ugnayan sa H.+ nagdagdag ng acid, at ang isa ay may OH- idinagdag na base. Bilang resulta, ang buffer system ay maaaring magbigkis pareho H + at OH - at hanggang sa isang tiyak na limitasyon upang mapanatili ang katatagan ng halaga ng pH. Ipakita natin ito gamit ang halimbawa ng isang formate buffer system, na isang conjugated acid-base na pares HCOOH/HCOO- . Ang equilibrium sa isang formate buffer solution ay maaaring katawanin ng equation:

HCOOH ↔ HCOO-+H+

Kapag ang isang malakas na acid ay idinagdag, ang conjugate base HCOO- nagbubuklod ng mga idinagdag na ion H+ , nagiging mahinang formic acid:

HCOO - + H + ↔ HCOOH

Ayon sa prinsipyo ng Le Chatelier, ang ekwilibriyo ay lumilipat sa kaliwa.

Kapag nagdagdag ng alkali, ang mga proton ng formic acid ay nagbubuklod sa mga idinagdag na OH ions- sa mga molekula ng tubig:

HCOOH + OH - → HCOO - + H 2 O

Ang balanse ng acid-base ayon sa Le Chatelier ay lumilipat sa kanan.

Sa parehong mga kaso, may mga maliliit na pagbabago sa ratio HCOOH/HCOO- , ngunit ang logarithm ng ratio na ito ay bahagyang nagbabago. Dahil dito, bahagyang nagbabago ang pH ng solusyon.

Ang kakanyahan ng pagkilos ng buffer

Ang pagkilos ng mga solusyon sa buffer ay batay sa katotohanan na ang mga indibidwal na bahagi ng mga pinaghalong buffer ay nagbubuklod ng hydrogen o hydroxyl ions ng mga acid at base na ipinakilala sa kanila upang bumuo ng mga mahinang electrolyte. Halimbawa, kung ang isang buffer solution na naglalaman ng mahinang acid HA n at ang asin ng acid na ito Kt A n , magdagdag ng alkali, pagkatapos ay magaganap ang reaksyon ng pagbuo ng isang mahinang electrolyte-water:

H + + OH → H 2 O

Samakatuwid, kung ang isang alkali ay idinagdag sa isang buffer solution na naglalaman ng isang acid, kung gayon ang mga hydrogen ions ay nabuo sa panahon ng electrolytic dissociation ng acid HA n , magbigkis sa mga hydroxyl ions ng idinagdag na alkali, na bumubuo ng mahinang electrolyte-water. Sa halip na ginugol ang mga hydrogen ions, dahil sa kasunod na paghihiwalay ng acid HA n , lumilitaw ang mga bagong hydrogen ions. Bilang resulta, ang dating konsentrasyon ng H+ - ang mga ion sa buffer solution ay maibabalik sa kanilang orihinal na halaga.

Kung ang isang malakas na acid ay idinagdag sa tinukoy na buffer mixture, kung gayon ang sumusunod na reaksyon ay magaganap:

H + + A n - → ON n

mga. At n- - mga ion na nabuo sa panahon ng electrolytic dissociation ng asin K kulay-balat , na pinagsama sa mga hydrogen ions ng idinagdag na acid, ay bumubuo ng mga molekula ng mahinang acid. Samakatuwid, ang konsentrasyon ng mga hydrogen ions mula sa idinagdag na malakas na acid sa buffer mixture ay halos hindi magbabago. Ang epekto ng iba pang buffer mixtures ay maaaring ipaliwanag sa katulad na paraan.

halaga ng pH sa mga solusyon sa buffer

Sa pamamagitan ng pagbabago ng mga ratio at maaari kang makakuha ng buffer

mga solusyon na naiiba sa isang maayos na pagbabago sa pH mula sa kanilang pinakamababang posibleng mga halaga. Sa isang may tubig na solusyon ng isang mahinang acid

[ H + ] = √K HAn * C HAn

saan

pH = − lg [ Н + ] = − − log K HAn − − log C HAn

Pero since K HAN ay isang pare-parehong halaga, ito ay pinakamahusay na katawanin ito sa anyo pK HAN mga. tagapagpahiwatig ng electrolytic dissociation constant: pK Han = − log K HAn .

Pagkatapos ay makuha natin iyon sa isang may tubig na solusyon ng mahinang acid:

pH = - log [H + ] = - - pK HAn - - pC HAn

Habang ang mahinang acid ay idinagdag sa isang may tubig na solusyon ng asin nito, magbabago ang pH ng solusyon.

Ayon sa equation, sa isang solusyon na naglalaman ng pinaghalong mahina acid at asin nito [Н+ ] = K HAN

pagkatapos

pH \u003d - lg [H + ] \u003d - lg K HAn - lg C HAn + lg C Kt A n.

Katulad nito, nakukuha namin ang formula para sa mga mahihinang base:

[OH] = √KKtOH * CKtOH

pOH = − log [OH] = − − log K KtOH − − log C KtOH

Ang konsentrasyon ng mga hydrogen ions ay ipinahayag din ng sumusunod na formula [H+ ] = , kaya

pH = pK w − (− pK KtOH − − lg C KtOH )

Ayon sa equation, sa isang solusyon na naglalaman ng pinaghalong mahinang base at asin nito

[H+]=

t . e .

pH \u003d - log [H + ] \u003d - log K w + log K KtOH - logC Kt A n + log C KtOH.

Hindi na kailangang kabisaduhin ang mga halaga ng pH na nagmula sa formula, dahil ang mga ito ay napakadaling nakuha sa pamamagitan ng pagkuha ng logarithm ng mga simpleng formula na nagpapahayag ng halaga ng [H.+ ].

kapasidad ng buffer

Ang kakayahan ng mga solusyon sa buffer na mapanatili ang isang pare-parehong halaga ng pH ay hindi limitado at nakasalalay sa husay na komposisyon ng solusyon sa buffer at ang konsentrasyon ng mga bahagi nito. Kapag ang malaking halaga ng isang malakas na acid o alkali ay idinagdag sa buffer solution, isang kapansin-pansing pagbabago sa pH ay sinusunod. saka, para sa iba't ibang buffer mixtures, naiiba sa bawat isa sa komposisyon, naiiba sa bawat isa sa komposisyon, ang buffer effect ay hindi pareho. Samakatuwid, ang mga buffer mixture ay maaaring makilala sa pamamagitan ng lakas ng kanilang paglaban sa pagkilos ng mga acid at alkalis na ipinakilala sa buffer solution sa parehong dami at sa isang tiyak na konsentrasyon. Ang paglilimita sa dami ng acid o alkali ng isang tiyak na konsentrasyon (sa mol / l o g-eq / l), na maaaring idagdag sa isang buffer solution upang ang halaga ng pH nito ay magbago lamang ng isang yunit, ay tinatawag na buffer capacity.

Kung ang halaga [H + ] ng isang buffer solution ay nagbabago kapag ang isang malakas na acid ay idinagdag na mas mababa kaysa sa halaga ng [Н+ ] isa pang buffer solution kapag nagdadagdag ng parehong dami ng acid, ang unang timpla ay may mas malaking buffer capacity. Para sa parehong solusyon sa buffer, mas malaki ang kapasidad ng buffer, mas mataas ang konsentrasyon ng mga bahagi nito.

Mga katangian ng buffer ng mga solusyon ng mga malakas na acid at base.

Ang mga solusyon ng malalakas na acid at base sa sapat na mataas na konsentrasyon ay mayroon ding buffering effect. Ang mga conjugate system sa kasong ito ay H 3 O + /H 2 O - para sa mga malakas na acid at OH- /N 2 O - para sa matibay na base. Ang mga malakas na acid at base ay ganap na nahiwalay sa may tubig na mga solusyon at samakatuwid ay nailalarawan sa pamamagitan ng mataas na konsentrasyon ng mga hydronium ions.o mga hydroxyl ions. Ang pagdaragdag ng maliit na halaga ng isang malakas na acid o malakas na base sa kanilang mga solusyon samakatuwid ay may kaunting epekto lamang sa pH ng solusyon.

Paghahanda ng mga solusyon sa buffer

1. Dilution sa isang volumetric flask ng kaukulang fixanals.

2. Paghahalo ng mga dami ng angkop na conjugated acid-base pairs na kinakalkula ayon sa Henderson-Hasselbach equation.

3. Bahagyang neutralisasyon ng mahinang acid na may malakas na alkali o mahinang base na may malakas na acid.

Dahil ang mga katangian ng buffering ay napakahina kung ang konsentrasyon ng isang bahagi ay naiiba ng 10 beses o higit pa mula sa konsentrasyon ng isa pa, ang mga solusyon sa buffer ay kadalasang inihahanda sa pamamagitan ng paghahalo ng mga solusyon na may pantay na konsentrasyon ng parehong bahagi o sa pamamagitan ng pagdaragdag ng naaangkop na dami ng isang reagent sa isang solusyon ng isang bahagi, na humahantong sa pagbuo ng isang pantay na konsentrasyon ng conjugated form. Ang reference na literatura ay naglalaman ng mga detalyadong recipe para sa paghahanda ng mga solusyon sa buffer para sa iba't ibang mga halaga ng pH.

Paglalapat ng mga solusyon sa buffer sa pagsusuri ng kemikal

Ang mga solusyon sa buffer ay malawakang ginagamit sa pagsusuri ng kemikal sa mga kaso kung saan, ayon sa mga kondisyon ng eksperimento, ang reaksyon ng kemikal ay dapat magpatuloy habang pinapanatili ang eksaktong halaga ng pH na hindi nagbabago kapag ang solusyon ay natunaw o kapag ang iba pang mga reagents ay idinagdag dito. Halimbawa, kapag nagsasagawa ng isang reaksyon ng pagbabawas ng oksihenasyon, sa panahon ng pag-ulan ng sulfide, hydroxides, carbonates, chromates, phosphates, atbp.

Narito ang ilang mga kaso ng kanilang paggamit para sa mga layunin ng pagsusuri:

Acetate buffer solution (CH3COOH + CH 3 COO Na ; pH \u003d 5) ay ginagamit para sa pag-ulan ng mga precipitates na hindi na-precipitate sa acidic o alkaline na mga solusyon. Ang nakakapinsalang epekto ng mga acid ay pinipigilan ng sodium acetate, na tumutugon sa isang malakas na acid. Halimbawa:

HC1 + CH 3 COO N a → CH 3 COOH + Na C1

o sa ionic form

H + + CH 3 COO → CH 3 COOH.

Ammonia-ammonium buffer solution ( N H 4 OH + N H 4 C1; pH = 9) ay ginagamit sa precipitation ng barium, strontium, calcium carbonates at ang kanilang paghihiwalay mula sa magnesium ions; sa panahon ng pag-ulan ng nickel, cobalt, zinc, manganese, at iron sulfides; pati na rin sa paghihiwalay ng mga hydroxides ng aluminyo, kromo, beryllium, titanium, zirconium, iron, atbp.

Formate buffer solution (HCOOH + HCOO N a; pH = 2) ay ginagamit sa paghihiwalay ng mga zinc ions na namuo sa anyo ZnS sa pagkakaroon ng cobalt, nickel, manganese, iron, aluminum at chromium ions.

Phosphate buffer solution ( N a 2 HPO 4 + N aH 2 RO; pH = 8) ay ginagamit sa pagsasagawa ng maraming redox reactions.

Upang matagumpay na magamit ang mga buffer mixture para sa pagsusuri, dapat tandaan na hindi lahat ng buffer mixture ay angkop para sa pagsusuri. Ang buffer mixture ay pinili depende sa layunin nito. Dapat itong masiyahan ang isang tiyak na komposisyon ng husay, at ang mga bahagi nito ay dapat na naroroon sa solusyon sa ilang mga dami, dahil ang epekto ng mga pinaghalong buffer ay nakasalalay sa ratio ng konsentrasyon ng kanilang mga bahagi.

Ang nasa itaas ay maaaring iharap sa anyo ng isang talahanayan.

Mga solusyon sa buffer na ginamit sa assay

pinaghalong buffer	Komposisyon ng pinaghalong (sa molar ratio na 1:1)	pH
Formate	Formic acid at sodium formate
benzoate	Benzoic acid at ammonium benzoate
Acetate	Acetic acid at sodium acetate
Phosphate	One-substituted at disubstituted sodium phosphate
ammonium	Ammonium hydroxide at ammonium chloride

Ang mga pinaghalong acid salt na may iba't ibang pagpapalit ng hydrogen sa pamamagitan ng metal ay mayroon ding buffering effect. Halimbawa, sa isang buffer mixture ng dihydrogen phosphate at sodium hydrogen phosphate, ang unang asin ay gumaganap ng isang mahinang acid, at ang pangalawang papel ng asin nito.

Sa pamamagitan ng pag-iiba-iba ng konsentrasyon ng isang mahinang acid at asin nito, posible na makakuha ng mga solusyon sa buffer na may tinukoy na mga halaga ng pH.

Gumagana rin ang mga kumplikadong buffer system sa mga organismo ng hayop at halaman, na nagpapanatili ng pare-parehong pH ng dugo, lymph at iba pang likido. Ang lupa ay mayroon ding buffering properties, na may posibilidad na humadlang sa mga panlabas na salik na nagbabago sa pH ng solusyon sa lupa, halimbawa, kapag ang mga acid o base ay ipinapasok sa lupa.

KONGKLUSYON

Kaya, ang mga solusyon sa buffer ay tinatawag na mga solusyon na sumusuportapare-pareho ang halaga ng pH kapag diluted at maliit na halaga ng acid o base ay idinagdag. Ang isang mahalagang katangian ng mga solusyon sa buffer ay ang kanilang kakayahang mapanatili ang isang pare-parehong halaga ng pH kapag ang solusyon ay natunaw. Ang mga solusyon ng mga acid at base ay hindi matatawag na mga solusyon sa buffer, dahil kapag natunaw ng tubig, nagbabago ang pH ng solusyon. Ang pinakamabisang solusyon sa buffer ay inihanda mula sa mga solusyon ng mahinang acid at asin nito o mahinang base at asin nito.

Ang mga solusyon sa buffer ay maaaring ituring bilang mga pinaghalong electrolyte na may mga ion ng parehong pangalan. Ang mga solusyon sa buffer ay may mahalagang papel sa maraming teknolohikal na proseso. Ginagamit ang mga ito, halimbawa, sa electrochemical application ng protective coatings, sa paggawa ng mga tina, katad, photographic na materyales. Ang mga solusyon sa buffer ay malawakang ginagamit sa pagsusuri ng kemikal at para sa pagkakalibrate ng mga pH meter.

Maraming mga biological fluid ang buffer solution. Halimbawa, ang pH ng dugo sa katawan ng tao ay pinananatili sa pagitan ng 7.35 at 7.45; gastric juice mula 1.6 hanggang 1.8; laway mula 6.35 hanggang 6.85. Ang mga bahagi ng naturang mga solusyon ay carbonates, phosphates at protina. Sa pag-aaral ng bacteriological, ang paglilinang ng bakterya ay nangangailangan din ng paggamit ng mga solusyon sa buffer.

MGA SANGGUNIAN

1. Kreshkov A.P. Mga batayan ng analytical chemistry. Aklat 1. - M: Chemistry, 1965. -498 p.

2. Tsitovich I.K. Kurso ng Analytical Chemistry: Textbook para sa Mataas na Paaralan. - St. Petersburg: "Lan", 2007 - 496 p.

3. Kreshkov A.P., Yaroslavtsev A.A. Kursong analitikal na kimika. Aklat 1. Pagsusuri ng kwalitatibo. - Nirebisa ang ika-2 ed. - M.: Chemistry, 1964 - 432 p.

4. Chemistry: isang reference na libro para sa mga mag-aaral sa high school at mga aplikante sa unibersidad / Ed. Lidia R.A., Alikberova L.Yu. - M.: AST-PRESS SCHOOL, 2007 -512s.

5. Osipov Yu.S., Great Russian Encyclopedia: sa 30 volume. T.4.- M.: Great Russian Encyclopedia 2006. - 751 p.

6. Mikhailenko Ya.I., Introduction to chemical analysis, Goshimtekhizdat, 1933.