Bufferopløsning

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 10. juli 2021; checks kræver 5 redigeringer .

Bufferopløsninger (fra engelsk buffer , fra buff - "blødgøre slaget") - opløsninger med en vis stabil koncentration af hydrogenioner , hvis pH vil ændre sig lidt, når der tilsættes små mængder af en stærk base eller stærk syre , som såvel som når de fortyndes og koncentreres.

Princippet om drift af buffersystemer

Buffersystemer er en blanding af en syre (protondonor) og dens konjugerede base (protonacceptor), det vil sige partikler, der adskiller sig med . Ligevægten er etableret i løsningen: ${\ce {H+))$

{\ce {H2O <=> H+ + OH-}}

( autoprotolyse af vand)

{\ce {HA <=> H+ + A-}}

(syredissociation, ladninger er betingede, baseret på antagelsen om, at syren er et neutralt molekyle)

Hver af disse ligevægte er karakteriseret ved sin egen konstant: den første er ionproduktet af vand , den anden er dissociationskonstanten for syren .

Når en stærk syre tilsættes systemet, protonerer den basen [1] , som indgår i bufferblandingen, og tilsætningen af en stærk base binder protoner og forskyder den anden ligevægt mod produkterne, mens som følge heraf koncentrationen i opløsningen ændres lidt [2] . ${\ce {H+))$

Buffersystemer

Systemer kan bruges som bufferblandinger:

svag syre og dens salt med en stærk base, f.eks. acetatbuffer CH 3 COOH + CH 3 COONa

{\mathsf {CH_{3}COOH\rightleftarrows CH_{3}COO^{-}+H^{+))}

en svag base og dens salt med en stærk syre, såsom ammoniakbuffer NH 4 OH + NH 4 Cl

{\mathsf {NH_{4}OH\rightleftarrows NH_{4}^{+}+OH^{-}}}

surt salt og medium salt af en svag syre med en stærk base, fx carbonatbuffer Na 2 CO 3 + NaHCO 3

{\displaystyle {\mathsf {HCO_{3}^{-}\højrepil CO_{3}^{2-}+H^{+))))

Beregning af pH-buffersystemer

pH-værdien af bufferopløsninger kan beregnes ved hjælp af Henderson-ligningen :

Til den svage syre HA og dens salt med den stærke base BA

{\mathsf {pH=pK_{HA}+lg{\frac {C_{BA}}{C_{HA}}}}}

For den svage base BOH og dens salt med den stærke syre BA

{\mathsf {pH=14-pK_{BOH}+lg{\frac {C_{BOH}}{C_{BA}}}}}

For eksempel er pH af en ammoniakbufferopløsning NH 4 OH + NH 4 Cl givet ved:

{\mathsf {pH=14-pK_{NH_{4}OH}+lg{\frac {C_{NH_{4}OH}}{C_{NH_{4}Cl))))}

pH-værdien af en carbonatbufferopløsning er udtrykt ved formlen:

{\mathsf {pH=pK_{2}-lg{\frac {C_{{NaHCO_{3}}}}{C_{{Na_{2}CO_{3}}}}}}}

Buffertank

Bufferopløsninger bevarer kun deres virkning op til en vis mængde tilsat syre, base eller fortyndingsgrad, hvilket er forbundet med en ændring i koncentrationerne af dets komponenter.

En bufferopløsnings evne til at opretholde sin pH bestemmes af dens bufferkapacitet, mængden af stærk syre eller base, der skal tilsættes til 1 liter af en bufferopløsning for at ændre dens pH med én. Bufferkapaciteten er jo højere, jo større er koncentrationen af dens komponenter.

Bufferkapacitet π bestemmes af formlen

{\displaystyle \pi ={\operatørnavn {d} \!x \over \operatørnavn {d} \!pH))

hvor dx er koncentrationen af den indførte stærke syre (base), dvs. dens mængde , relateret til rumfanget af bufferopløsningen.

Bufferområde er det pH-område, hvori buffersystemet er i stand til at opretholde en konstant pH-værdi. Normalt er det lig med pK a ±1.

Biologisk rolle

Bufferopløsninger har stor betydning for reaktioner i levende organismer. For eksempel i blodet opretholdes konstanten af pH-værdien (kemisk homeostase) af tre uafhængige buffersystemer: bicarbonat , fosfat og protein. Et stort antal bufferopløsninger kendes (ammoniakacetatpufferopløsning, fosfatbufferopløsning , boratbufferopløsning , formiatbufferopløsning osv.).

Eksempler på bufferopløsninger

Noter

↑ Alekseev, V.N. Kvantitativ analyse / Red. PC. Aghasyan. - Ed. 4., revideret. - M.: Kemi, 1972. - 504 s. : 24 tab., 76 billeder. s. 280
↑ Lehninger A. Fundamentals of biochemistry. - Mir, 1985. - T. 1. - S. 93-96. — 367 s.

Litteratur

Chemical Encyclopedia / Red.: Knunyants I.L. og andre - M . : Soviet Encyclopedia, 1988. - T. 1 (Abl-Dar). — 623 s.