A pufferoldatok vagy pufferek azok, amelyek csökkenthetik a pH változását a H 3 O + és OH - ionok miatt. Ezek hiányában egyes rendszerek (például élettani rendszerek) károsodnak, mivel alkotóelemeik nagyon érzékenyek a hirtelen pH-változásokra.
Ugyanúgy, ahogy a személygépkocsik lengéscsillapítói csökkentik a mozgásuk által okozott hatást, a pufferek ugyanezt teszik, de az oldat savasságával vagy lúgosságával. Ezenkívül a pufferek egy speciális pH-tartományt hoznak létre, amelyen belül hatékonyságúak.
Ellenkező esetben a H 3 O + -ionok megsavanyítják az oldatot (a pH 6 alá esik), ami a reakció végrehajtásának lehetséges változását eredményezheti. Ugyanez a példa alkalmazható az alapvető pH-értékekre, azaz több mint 7.
jellemzők
Fogalmazás
Ezek lényegében savból (HA) vagy gyenge bázisból (B), valamint konjugált bázisuk vagy savas sóikból állnak. Következésképpen két típus létezik: savas puffer és lúgos puffer.
Acid puffereket megfelelnek a HA / A - pár, ahol A - jelentése a konjugált bázisa a gyenge sav HA és kölcsönhatásban van a ionok - mint például Na + -, miáltal nátrium-sók. Ilyen módon a pár HA / NaA-ként marad, bár ezek lehetnek kálium- vagy kalcium-sók is.
A gyenge savas HA-ból származik, és a következő egyenlet szerint pufferol a savas pH-tartományokat (kevesebb mint 7):
HA + OH - => A - + H 2 O
Mivel azonban gyenge sav, annak konjugált bázisa részben hidrolizálódik, hogy a felhasznált HA egy részét regenerálja:
A - + H 2 O <=> HA + OH -
Másrészt az alkalikus pufferek a B / HB + párból állnak, ahol a HB + a gyenge bázis konjugált savja. Általában a HB + sókat képez klorid-ionokkal, így a pár B / HBCl-ként marad. Ezek a pufferek puffer alapvető pH-tartománya (több mint 7):
B + H 3 O + => HB + + H 2 O
A HB + ismét részlegesen hidrolizálható a felhasznált B egy részének regenerálására:
HB + + H 2 O <=> B + H 3 O +
Semlegesítik mind a savakat, mind a lúgokat
Míg savas pufferek puffer savas pH és lúgos pH-jú bázikus, mind képes reagálni H 3 O + és OH - ionok ezeken keresztül sor kémiai egyenletek:
A - + H 3 O + => HA + H 2 O
HB + + OH - => B + H 2 O
Így, abban az esetben a HA / A - pár, HA reagál az OH - ionok, míg az A - -its konjugált bázis- reagál a H 3 O +. Ami a B / HB + pár, B reagál a H 3 O + ionok, míg a HB + - annak konjugált sav - a OH -.
Ez lehetővé teszi mindkét puffer számára a savas és a bázikus fajok semlegesítését. Az eredmény a fenti képest, például az állandó hozzáadásával mól OH -, a csökkenés az a pH változásait (ΔpH):
A fenti kép mutatja a pH-puffer ellen egy erős bázis (OH - donor).
A pH kezdetben savas jelenléte miatt savas. Az erős bázis hozzáadásakor az A első molekulái képződnek - és a puffer hatni kezd.
Van azonban egy olyan görbe olyan terület, ahol a lejtő kevésbé meredek; vagyis ahol a csillapítás hatékonyabb (kékes doboz).
Hatékonyság
A csillapítás hatékonyságának fogalma többféle módon megérthető. Az egyik az, hogy meghatározzuk a görbe pH-jának második származékát a bázis térfogatának függvényében, megoldva a V értékre a minimális értéket, amely Veq / 2.
Veq az ekvivalenciaponton lévő térfogat; Ez az összes sav semlegesítéséhez szükséges bázismennyiség.
Egy másik módja annak megértésére a híres Henderson-Hasselbalch egyenlettel:
pH = pKa egy + log (/)
Itt B jelöli a bázist, A a savot, és pKa a savállandó legkisebb logaritmusa. Ez az egyenlet vonatkozik mind a savas HA fajokra, mind a HB + konjugált savra.
Ha nagyon nagy képest, a log () veszi a nagyon negatív értéket levonjuk a pK a. Ha a másik pedig, hogy nagyon kicsi képest, értéke log () veszi a nagyon pozitív érték, amely hozzáadódik az pK a. Azonban, ha =, a log () 0, és a pH pKa egy.
Mit jelent a fentiek? Hogy a ΔpH nagyobb lesz a szélsőségek figyelembe az egyenletet, míg ez lesz a minimális pH értékű, hogy a pK a; és a pK a jellemző minden sav, ez az érték határozza meg a tartományban pKa egy ± 1.
Az ezen tartományon belüli pH-értékek azok, amelyekben a puffer a leghatékonyabb.
Készítmény
A pufferoldat elkészítéséhez a következő lépéseket kell szem előtt tartani:
- Ismerje meg a szükséges pH-t, és ennélfogva azt is, amelyet a lehető legalacsonyabban kíván tartani a reakció vagy a folyamat során.
- Ismerve a pH, az egyik keresi között a gyenge savak, akiknek a pK a közelebb ezt az értéket.
- A HA fajta kiválasztása és a puffer koncentrációjának kiszámítása után (attól függően, hogy mennyi bázist vagy savat kell semlegesíteni), meg kell mérni a nátriumsójának szükséges mennyiségét.
Példák
Ecetsav pKa egy 4,75, CH 3 COOH; Ezért, a keverék meghatározott mennyiségét ezen sav és nátrium-acetát, CH 3 COONa, puffert képeznek, amely hatékonyan pufferek a pH-tartományban (3,75-5,75).
A monoprotikus savak további példái a benzoesav (C 6 H 5 COOH) és a hangyasav (HCOOH). Minden ilyen értékek pK egy olyan 4,18 és 3,68; ezért a pH-tartománya a legmagasabb pufferolással (3,18-5,18) és (2,68-4,68).
Ezenkívül a poliprootikus savak, például a foszforsav (H 3 PO 4) és a szén (H 2 CO 3) számos pK-értékkel bírnak , mivel a proton felszabadulhat. Így, H 3 PO 4 három pKa egy (2,12, 7,21 és 12,67) és a H 2 CO 3 két (6,352 és 10,329).
Ha azt szeretnénk, hogy az elegy pH értéke 3, az oldatban, akkor választhat a pufferek HCOONa / HCOOH (pK a = 3,68) és NaH-t 2 PO 4 / H 3 PO 4 (pK a = 2,12).
Az első puffer, a hangyasav, közelebb van a pH 3-hoz, mint a foszforsav puffer; Ezért, HCOONa / HCOOH pufferek jobb pH = 3, mint NaH 2 PO 4 / H 3 PO 4.
Irodalom
- Day, R., és Underwood, A. Kvantitatív analitikai kémia (5. kiadás). PEARSON Prentice Hall, 188–194.
- Avsar Aras. (2013. április 20.). Mini sokkok. Visszakeresve: 2018. május 9-én, a következő helyről: commons.wikimedia.org
- Wikipedia. (2018). Pufferelési megoldás. Visszakeresve: 2018. május 9-én, a következő helyről: en.wikipedia.org
- Assoc. Prof. Lubomir Makedonski, PhD.. Pufferoldatok. Várnai Orvostudományi Egyetem.
- Chem Collective. Puffer oktatóanyagok. Visszakeresve: 2018. május 9-én, a következő címen: chemcollective.org
- askIITians. (2018). Pufferelési megoldás. Visszakeresve: 2018. május 9-én, a következő helyről: askiitians.com
- Quimicas.net (2018). Példák puffer, puffer vagy puffer megoldásokra. Letöltve: 2018. május 9-én, a következő helyről: quimicas.net