Pufferoldatok jellemzői, előállítása és példái

az pufferoldatok vagy pufferek azok, amelyek csökkenthetik a pH-változásokat a H ionok miatt₃O⁺ és OH^-. Ezek hiányában bizonyos rendszerek (például fiziológiai) károsodnak, mivel összetevőik nagyon érzékenyek a hirtelen pH-változásokra..

Ahogyan az autók lengéscsillapítói csökkentik a mozgásuk által okozott hatást, a pufferek ugyanolyan hatást fejtenek ki, mint az oldat savasságával vagy alaposságával. Ezenkívül a pufferoldatok egy olyan specifikus pH-tartományt hoznak létre, amelyen belül hatékonyak.

Ellenkező esetben H ionok₃O⁺ az oldatot megsavanyítjuk (a pH-érték 6-nál kisebb értékre csökken), ami a reakció végrehajtásának lehetséges változását eredményezi. Ugyanez a példa alkalmazható a bázikus pH-értékekre, azaz 7-nél nagyobbra.

index

• 1 Jellemzők
  • 1.1 Összetétel
  • 1.2 Sem a savak, sem a bázisok semlegesítése
  • 1.3 Hatékonyság
• 2 Előkészítés
• 3 Példák
• 4 Referenciák

jellemzői

összetétel

Lényegében savból (HA) vagy gyenge bázisból (B) és bázis- vagy savkonjugátumaikból állnak. Következésképpen két típus létezik: savas pufferek és lúgos pufferek.

A savas pufferek megfelelnek a HA / A pároknak^-, ahol A^- a gyenge sav HA konjugált bázisa és kölcsönhatásba lép az ionokkal, mint a Na⁺- nátrium-sókat képez. Ily módon a pár HA / NaA marad, bár lehet kálium- vagy kalcium-sók is.

Ha a HA gyenge savból származik, a következő egyenlet szerint nedvesíti a savas pH-értékeket (kevesebb, mint 7):

HA + OH^- => A^- + H₂O

Azonban gyenge savként a konjugált bázis részlegesen hidrolizálódik a felhasznált HA egy részének regenerálására:

A^- + H₂O <=> HA + OH^-

Másrészt az alkáli pufferek B / HB párból állnak⁺, ahol HB⁺ a gyenge bázis konjugált sava. Általában HB⁺ sókat képez kloridionokkal, így a párt B / HBCl-ként hagyja. Ezek a pufferek pufferek (7-nél nagyobb):

B + H₃O⁺ => HB⁺ + H₂O

És ismét, HB⁺ részben hidrolizálódhat a felhasznált B részének regenerálására:

félpanzió⁺ + H₂O <=> B + H₃O⁺

Sem a savakat, sem a bázisokat semlegesíteni

Míg a savas pufferek puffer pH-értékeket és lúgos pH-puffereket használnak, mindkettő képes reagálni a H ionokkal₃O⁺ és OH^- ezen kémiai egyenletek sorozatán keresztül:

A^- + H₃O⁺ => HA + H₂O

félpanzió⁺ + OH^- => B + H₂O

Ily módon a HA / A pár esetében^-, A HA reagál az OH-ionokkal^-, míg az A^- -konjugált bázisa - reagál a H-val₃O⁺. A B / HB párhoz hasonlóan⁺, B reagál a H ionokkal₃O⁺, míg a HB⁺ -a konjugált savat OH-val^-.

Ez lehetővé teszi mindkét pufferoldat sem a savas, sem az alapfajok semlegesítését. A fenti eredmény, például az OH mólok állandó hozzáadása^-, a pH-változás csökkenése (ΔpH):

A felső kép mutatja a pH pufferelését egy erős bázissal (OH donor).^-).

Kezdetben a pH a sav jelenléte miatt van. Ha erős bázist adunk hozzá, az A első mólja képződik^- és a puffer megkezdődik.

Azonban a görbe olyan területe van, ahol a lejtő kevésbé meredek; vagyis ahol a csillapítás hatékonyabb (kékes keret).

hatékonyság

A puffer hatékonyságának fogalmát többféleképpen lehet megérteni. Ezek közül az egyik az, hogy meghatározzuk a pH-görbe második deriváltját az alaptérfogattal szemben, a V értéket a minimális értékre, azaz Veq / 2-re bontva..

Veq az ekvivalencia pontban lévő térfogat; ez az alaptérfogat az összes sav semlegesítéséhez szükséges.

Egy másik módja annak, hogy megértsük a híres Henderson-Hasselbalch egyenletet:

pH = pK_hogy + log ([B] / [A])

Itt B jelentése a bázis, A sav és a pK_hogy ez a savasság konstans legalacsonyabb logaritmusa. Ez az egyenlet mind a savas HA, mind a konjugált HB savra vonatkozik⁺.

Ha az [A] nagyon nagy a [B] -hez képest, akkor a napló () nagyon negatív értéket vesz fel, amelyet a pK-ból levonnak._hogy. Ha ellenkezőleg [A] nagyon kicsi a [B] vonatkozásában, akkor a log () értéke nagyon pozitív értékkel bír, ami növeli a pK értéket._hogy. Ha azonban [A] = [B], akkor a log () 0 és a pH = pK_hogy.

Mit jelent a fentiek mindegyike? Hogy az ΔpH nagyobb lesz az egyenletnél figyelembe vett szélsőségeknél, míg kisebb lesz, ha a pH egyenlő a pK-val._hogy; és mint pK_hogy minden savra jellemző, ez az érték határozza meg a pK tartományt_hogy± 1.

Ezen a tartományon belül a pH-értékek azok, amelyekben a puffer hatékonyabb.

előkészítés

A pufferoldat elkészítéséhez a következő lépéseket kell szem előtt tartani:

- Ismerje meg a szükséges pH-értéket, és ezáltal azt, amit a reakció vagy folyamat során a lehető legalacsonyabb szinten tartani kíván.

- A pH-t ismerve minden gyenge savat keresünk, akiknek pK-ja van_hogy közelebb van ehhez az értékhez.

- A HA-fajták kiválasztását és a puffer koncentrációjának kiszámítását (attól függően, hogy mennyi bázist vagy savat kell neutralizálni), a nátrium-só szükséges mennyiségét mérjük..

Példák

Az ecetsavnak pK értéke van_hogy 4,75, CH₃COOH; Ezért bizonyos mennyiségű sav és nátrium-acetát, CH₃COONa, puffert képez, amely hatékonyan elnyeli a pH-tartományt (3.75-5.75).

A monoprotikus savak további példái a benzoesavak (C)₆H₅COOH) és hangyasav (HCOOH). Mindegyikük esetében a pK értékek_hogy ezek 4.18 és 3.68; ezért a magasabb pufferelés pH-tartománya (3.18-5.18) és (2.68-4.68).

Másrészt poliprototikus savak, például foszforsav (H₃PO₄) és szénatom (H₂CO₃) olyan sok pK-értékkel rendelkezik_hogy a protonok felszabadulhatnak. Szóval, a H₃PO₄ Három pK-val rendelkezik_hogy (2,12, 7,21 és 12,67) és a H₂CO₃ van két (6 352 és 10 329).

Ha a megoldás pH-ját 3-ra szeretné fenntartani, választhat a HCOONa / HCOOH puffer (pK) között._hogy= 3,68) és NaH₂PO₄/ H₃PO₄ (pK_hogy= 2,12).

Az első puffer, a hangyasav, közelebb van a pH 3-hoz, mint a foszforsav puffer; ezért a HCOONa / HCOOH jobban csillapítja a pH 3 értékét, mint a NaH₂PO₄/ H₃PO₄.

referenciák

1. Day, R. és Underwood, A. Kvantitatív analitikai kémia (ötödik kiadás). PEARSON Prentice Hall, 188-194.
2. Avsar Aras. (2013. április 20.). Mini sokkok Visszavonva 2018. május 9-én, a következő címen: commons.wikimedia.org
3. Wikipedia. (2018). Pufferoldat. 2018. május 9-én, a következő címen szerezhető be: en.wikipedia.org
4. Assoc. Prof. Lubomir Makedonski, PhD. [Doc.]. Pufferoldatok. Várna Orvostudományi Egyetem.
5. Chem Collective. Puffer oktatóanyagok. 2018. május 9-én, a következő címen szerezhető be: chemcollective.org
6. askIITians. (2018). Pufferoldat. Visszavonva 2018. május 9-én, a következő címen: askiitians.com
7. Quimicas.net (2018). Példák lengéscsillapítóra, pufferre vagy pufferoldatokra. Visszavont 2018. május 9-én, a következő címről: quimicas.net