Karakteristike, priprave in primeri raztopin pufrov



The puferske raztopine ali pufri so tisti, ki lahko zmanjšajo spremembe pH zaradi ionov H3O+ in OH-. Če teh ni, so nekateri sistemi (kot so fiziološki) oslabljeni, saj so njihove komponente zelo občutljive na nenadne spremembe pH..

Tako kot amortizerji v avtomobilih zmanjšajo učinek, ki ga povzroča njihovo premikanje, pufri delujejo enako, vendar s kislostjo ali bazičnostjo raztopine. Poleg tega puferske raztopine določajo specifično območje pH, znotraj katerega so učinkovite.

V nasprotnem primeru ioni H3O+ raztopino nakisamo (pH pade do vrednosti pod 6), kar lahko povzroči spremembo v reakciji. Enak primer lahko uporabimo za osnovne pH vrednosti, to je več kot 7.

Indeks

  • 1 Značilnosti
    • 1.1 Sestava
    • 1.2 Nevtralizirajte kisline in baze
    • 1.3 Učinkovitost
  • 2 Priprava
  • 3 Primeri
  • 4 Reference

Funkcije

Sestava

V bistvu so sestavljeni iz kisline (HA) ali šibke baze (B) in soli njenih baznih ali kislinskih konjugatov. Zato obstajata dve vrsti: kislinski puferji in alkalni pufri.

Kisli puferji ustrezajo paru HA / A-, kjer je A- je konjugirana baza šibke kisline HA in medsebojno deluje z ioni - kot Na+- za tvorbo natrijevih soli. Na ta način ostane par kot HA / NaA, čeprav so lahko tudi kalijeve ali kalcijeve soli.

Če izhaja iz šibke kisline HA, zniža razpone pH kisline (manj kot 7) v skladu z naslednjo enačbo:

HA + OH- => A- + H2O

Ker pa je šibka kislina, je njena konjugirana baza delno hidrolizirana, da regenerira del porabljene HA:

A- + H2O <=> HA + OH-

Po drugi strani pa so alkalni pufri sestavljeni iz para B / HB+, kjer je HB+ je konjugirana kislina šibke baze. Na splošno, HB+ oblikuje soli s kloridnimi ioni, pri čemer par ostane B / HBCl. Ti pufri pufra baznega pH območja (več kot 7): \ t

B + H3O+ => HB+ + H2O

In spet, HB+ lahko delno hidrolizira za regeneracijo porabljenega dela B:

HB+ + H2O <=> B + H3O+

Nevtralizirajte kisline in baze

Medtem ko kislinski puferi pufra pH kisline in alkalni pH puferji, lahko obe reagirata z ionoma H3O+ in OH- skozi te vrste kemijskih enačb:

A- + H3O+ => HA + H2O

HB+ + OH- => B + H2O

Na ta način, v primeru para HA / A-, HA reagira z OH-ioni-, medtem ko A- -njegova konjugirana baza - reagira s H3O+. Kot za par B / HB+, B reagira z ionoma H3O+, medtem ko je HB+ -njegovo konjugirano kislino z OH-.

To omogoča, da obe puferski raztopini nevtralizirata tako kisle kot osnovne vrste. Rezultat zgoraj navedenega v primerjavi z, na primer, konstantnim dodajanjem OH molov-, je zmanjšanje variacije pH (ΔpH):

Zgornja slika prikazuje pufersko vrednost pH proti močni bazi (donor OH).-).

Najprej je pH kislina zaradi prisotnosti HA. Ko dodamo močno bazo, oblikujemo prve mole A- in medpomnilnik začne delovati.

Vendar pa obstaja območje krivulje, kjer je naklon manj strm; kjer je dušenje bolj učinkovito (modrikast okvir).

Učinkovitost

Obstaja več načinov razumevanja koncepta učinkovitosti pufra. Ena od teh je določitev drugega derivata pH krivulje v primerjavi z osnovno prostornino, čiščenje V za najnižjo vrednost, ki je Veq / 2.

Veq je prostornina pri enakovredni točki; to je osnovni volumen, ki je potreben za nevtralizacijo celotne kisline.

Drugi način za razumevanje je preko znane Henderson-Hasselbalchove enačbe:

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

Tu B označuje bazo, A kislino in pKa to je najmanjši logaritem konstante kislosti. Ta enačba velja tako za kislinsko vrsto HA kot za konjugirano kislino HB+.

Če je [A] zelo velik glede na [B], ima log () zelo negativno vrednost, ki se odšteje od pKa. Če je nasprotno [A] zelo majhen glede na [B], ima vrednost log () zelo pozitivno vrednost, ki dodaja pK.a. Vendar, ko je [A] = [B], log () 0 in pH = pKa.

Kaj vse to pomeni? Da bo ΔpH večji v ekstremih, upoštevanih za enačbo, medtem ko bo manjši s pH enako pKa; in kot pKa je značilna za vsako kislino, ta vrednost določa območje pKa± 1.

Vrednosti pH v tem razponu so tiste, pri katerih je pufer bolj učinkovit.

Priprava

Za pripravo puferske raztopine je potrebno upoštevati naslednje korake:

- Spoznajte potreben pH in zato tisti, ki ga želite med reakcijo ali postopkom ohraniti čim bolj konstantnim.

- Če poznamo pH, iščemo vse šibke kisline, tiste, katerih pKa je bližje tej vrednosti.

- Ko je izbrana vrsta HA in izračunana koncentracija pufra (odvisno od tega, koliko osnove ali kisline je potrebno, da se nevtralizira), se potrebna količina njene natrijeve soli stehta..

Primeri

Ocetna kislina ima pKa 4,75, CH3COOH; Zato je mešanica določenih količin te kisline in natrijevega acetata CH3COONa, tvorijo pufer, ki se učinkovito absorbira v območju pH (3,75-5,75).

Drugi primeri monoprotičnih kislin so benzojske kisline (C6H5COOH) in mravljično (HCOOH). Za vsako od teh vrednosti pKa so 4,18 in 3,68; zato so njihovi pH-razponi višjih pufrov (3.18-5.18) in (2.68-4.68).

Po drugi strani pa polipropne kisline, kot je fosforna (H3PO4in ogljik (H2CO3) ima toliko pK vrednostia kot protoni lahko sprostijo. Torej, H3PO4 Ima tri pKa (2,12, 7,21 in 12,67) in H2CO3 ima dva (6.352 in 10.329).

Če želite v raztopini ohraniti pH 3, lahko izbirate med puferjem HCOONa / HCOOH (pK).a= 3.68) in NaH2PO4/ H3PO4 (pKa= 2,12).

Prvi pufer, to je mravljinčna kislina, je bližje pH 3 kot pufer fosforne kisline; zato HCOONa / HCOOH bolje duši pri pH 3 kot NaH2PO4/ H3PO4.

Reference

  1. Day, R., & Underwood, A. Kvantitativna analitična kemija (peta izdaja). PEARSON Prentice Hall, str. 188-194.
  2. Avsar Aras. (20. april 2013). Mini šoki Pridobljeno 9. maja 2018, od: commons.wikimedia.org
  3. Wikipedija. (2018). Raztopina pufra. Pridobljeno 9. maja 2018, s strani: en.wikipedia.org
  4. Izr. Prof. Dr. Lubomir Makedonski. [Dok.] Blažilne raztopine. Medicinska univerza v Varni.
  5. Chem Collective. Vadnice z vmesnimi vrstami. Pridobljeno 9. maja 2018, iz: chemcollective.org
  6. inštitucije. (2018). Buffer Solution. Vzpostavljeno 9. maja 2018, od: askiitians.com
  7. Quimicas.net (2018). Primeri amortizerjev, blažilnikov ali pufrskih raztopin. Vzpostavljeno 9. maja 2018, iz: quimicas.net