У раствори пуфера или пуфери су они који могу смањити промене пХ због јона Х 3 О + и ОХ - . У недостатку ових система, неки системи (попут физиолошких) су оштећени, јер су њихове компоненте врло осетљиве на нагле промене пХ.
Баш као што амортизери у аутомобилима смањују удар узрокован њиховим кретањем, пуфери раде исто, али са киселошћу или основношћу раствора. Надаље, пуфери успостављају одређени распон пХ унутар којег су ефикасни.
У супротном, Х 3 О + јони ће закиселити решење (пХ падне испод вредности 6), што доводи до евентуалну промену у реакционој перформансама. Исти пример се може применити за основне пХ вредности, односно веће од 7.
карактеристике
Састав
Они се у основи састоје од киселине (ХА) или слабе базе (Б) и соли њихове коњуговане базе или киселине. Сходно томе, постоје две врсте: киселински пуфери и алкални пуфери.
Кисели пуфери одговарају ХА / А - пару , где је А - коњугирана база ХА слабе киселине и у интеракцији је са јонима - попут На + - да би формирао натријумове соли. Будући да је овај начин, пар остаје као ХА / НаА, мада могу бити и калијумске или калцијумове соли.
Изведен из ХА слабе киселине, он пуферира киселе вредности пХ (мање од 7) према следећој једначини:
ХА + ОХ - => А - + Х 2 О
Међутим, као слаба киселина, њена коњугирана база је делимично хидролизована да би се регенерирао део потрошене ХА:
А - + Х 2 О <=> ХА + ОХ -
С друге стране, алкални пуфери се састоје од пара Б / ХБ + , где је ХБ + коњугирана киселина слабе базе. Генерално, ХБ + формира соли са хлоридним јонима, остављајући пар као Б / ХБЦл. Ови пуфери пуферирају основне пХ вредности (веће од 7):
Б + Х 3 О + => ХБ + + Х 2 О
И опет, ХБ + се може делимично хидролизовати да би се регенерирао део потрошеног Б:
ХБ + + Х 2 О <=> Б + Х 3 О +
Они неутралишу и киселине и базе
Иако киселине бафери буффер кисели пХ и алкални пуфер пХ басиц, оба могу реаговати са Х 3 О + и ОХ - јона кроз ових серија хемијских једначина:
- + Х 3 О + => ХА + Х 2 О
ХБ + + ОХ - => Б + Х 2 О
Тако, у случају ХА / А - пару , ХА реагује са ОХ - јона , док - -итс коњугован базом реагује са Х 3 О + . Што се тиче Б / ХБ + пару , Б реагује са Х 3 О + јонима , док ХБ + - итс цоњугатед ацид - са ОХ - .
Ово омогућава оба пуфера да неутралишу и киселе и базичне врсте. Резултат горе наведеног у поређењу са, на пример, сталним додавањем молова ОХ - , је смањење варијације пХ (ΔпХ):
Горња слика приказује пХ пуфер у односу на јаку базу (ОХ - донор ).
У почетку је пХ кисео због присуства ХА. Када се дода јака база, формирају се први молови А - и пуфер почиње да ступа на снагу.
Међутим, постоји подручје кривине у којем је нагиб мање стрм; то јест тамо где је пригушивање ефикасније (плавкаст оквир).
Ефикасност
Постоји неколико начина за разумевање концепта ефикасности пригушивања. Један од њих је одређивање другог деривата пХ кривуље у односу на запремину базе, решавање за В за минималну вредност, која је Век / 2.
Век је запремина у тачки еквиваленције; Ово је запремина базе потребна за неутрализацију све киселине.
Други начин да га схватите је кроз чувену Хендерсон-Хасселбалцх-ову једначину:
пХ = пК а + лог (/)
Овде Б означава базу, А киселину, а пК а је најмањи логаритам киселе константе. Ова једначина се односи и на киселе врсте ХА и на коњугирану киселину ХБ + .
Ако је веома велик у односу на, лог () узима врло негативну вредност, која се одузима од пК а . Ако је, са друге стране, веома мала у односу на вредност, вредност лог () узима веома позитивну вредност која се додаје пК а . Међутим, када је =, лог () је 0, а пХ = пК а .
Шта све горе наведено значи? Да ће ΔпХ бити већи у крајностима разматраним за једначину, док ће бити минималан са пХ једнаким пК а ; и као пК је одлика сваког киселине, ова вредност одређује опсег пКа ± 1.
ПХ вредности унутар овог распона су оне у којима је пуфер најефикаснији.
Припрема
Да бисте припремили пуферски раствор, треба имати на уму следеће кораке:
- Знајте потребан пХ, а самим тим и онај који желите да одржавате што је могуће константнијим током реакције или процеса.
- Знајући пХ, треба потражити све слабе киселине, оне којима је пК а ближи овој вредности.
- Једном када се изабере врста ХА и израчуна концентрација пуфера (у зависности од тога колико базе или киселине треба неутрализовати), одмери се потребна количина натријумове соли.
Примери
Сирћетна киселина има пКа А од 4.75, ЦХ 3 ЦООХ; Стога, смеша утврђених износа ове киселине и натријум ацетата, ЦХ 3 ЦООНа, формирају пуфер који ефикасно пуфери у пХ опсегу (3.75-5.75).
Други примери монопротиц киселина су бензојеве (Ц 6 Х 5 ЦООХ) и мравља (ХЦООХ) киселине . За сваку од ових вредности пК а су 4,18 и 3,68; према томе, његова пХ вредност се креће са највише пуферирања (3,18-5,18) и (2,68-4,68).
Надаље, полипротиц киселине као што је фосфорна киселина (Х 3 ПО 4 ) и угљеника (Х 2 ЦО 3 ) имају много пК вредности за што протон може пустити. Стога, Х 3 ПО 4 има три пКа (2.12, 7.21 и 12.67) и Х 2 ЦО 3 има два (6.352 и 10.329).
Ако желите да одржи пХ 3 у раствору, можете изабрати између бафера ХЦООНа / ХЦООХ (ПК = 3,68) и НаХ 2 ПП 4 / В 3 ПО 4 (ПК = 2.12).
Први пуфер, онај мравље киселине, ближи је пХ 3 него пуфер фосфорне киселине; Стога, ХЦООНа / ХЦООХ пуфери боље пХ 3 од НаХ 2 ПО 4 / Х 3 ПО 4 .
Референце
- Даи, Р. и Ундервоод, А. Квантитативна аналитичка хемија (5. изд.). ПЕАРСОН Прентице Халл, стр. 188-194.
- Авсар Арас. (20. април 2013.). Мини шокови. Преузето 9. маја 2018. године са: цоммонс.викимедиа.орг
- Википедиа. (2018). Пуферски раствор. Преузето 9. маја 2018. године са: ен.википедиа.орг
- Ванр. Проф. др Лубомир Македонски . Буфер решења. Медицински универзитет у Варни.
- Цхем Цоллецтиве. Водичи за бафер. Преузето 9. маја 2018. године са: цхемцоллецтиве.орг
- питаоци. (2018). Пуферски раствор. Преузето 9. маја 2018. године са: аскиитианс.цом
- Куимицас.нет (2018). Примери решења пуфера, пуфера или пуфера. Преузето 9. маја 2018. године са: куимицас.нет