Karakteristike, priprave i primjeri otopina pufera



pufer otopine ili puferi su oni koji mogu smanjiti promjene pH zbog iona H3O+ i OH-. U nedostatku ovih, neki sustavi (kao što su fiziološki) su oslabljeni, jer su njihove komponente vrlo osjetljive na nagle promjene pH.

Baš kao što amortizeri amortizera u automobilima smanjuju utjecaj uzrokovan njihovim kretanjem, odbojnici rade isto, ali s kiselinom ili bazičnošću otopine. Štoviše, pufer otopine uspostavljaju specifičan raspon pH unutar kojeg su učinkoviti.

Inače, ioni H3O+ zakiseli otopinu (pH padne na vrijednosti ispod 6), što može dovesti do moguće promjene u reakciji. Isti primjer može se primijeniti za osnovne pH vrijednosti, tj. Veće od 7.

indeks

  • 1 Značajke
    • 1.1 Sastav
    • 1.2 Neutralizirajte i kiseline i baze
    • 1.3 Učinkovitost
  • 2 Priprema
  • 3 Primjeri
  • 4 Reference

značajke

sastav

U biti, oni su sastavljeni od kiseline (HA) ili slabe baze (B) i soli njezinih baznih ili kiselih konjugata. Prema tome, postoje dvije vrste: kiselinski puferi i alkalni puferi.

Kiseli puferi odgovaraju HA / A paru-, gdje A- je konjugirana baza slabe kiseline HA i stupa u interakciju s ionima kao što je Na+- da se dobiju natrijeve soli. Na taj način, par ostaje kao HA / NaA, iako može biti i kalijeve ili kalcijeve soli.

Kada se dobiva od slabe kiseline HA smanjuje raspon pH kiseline (manje od 7) prema sljedećoj jednadžbi:

HA + OH- => A- + H2O

Međutim, kao slaba kiselina, njegova konjugirana baza djelomično se hidrolizira kako bi regenerirala dio potrošene HA:

- + H2O <=> HA + OH-

S druge strane, alkalni puferi se sastoje od para B / HB+, gdje je HB+ je konjugirana kiselina slabe baze. Općenito, HB+ stvara soli s kloridnim ionima, ostavljajući par kao B / HBCl. Ti puferi puferiraju osnovne pH vrijednosti (veće od 7):

B + H3O+ => HB+ + H2O

I opet, HB+ može djelomično hidrolizirati u regenerirajući dio konzumiranog B:

polupansion+ + H2O <=> B + H3O+

Neutralizirajte i kiseline i baze

Dok kiselinski puferi pH puferiraju kiseline i alkalni puferi za pH, oboje mogu reagirati s H ionima3O+ i OH- kroz ove nizove kemijskih jednadžbi:

- + H3O+ => HA + H2O

polupansion+ + OH- = B + H2O

Na taj način, u slučaju para HA / A-, HA reagira s OH ionima-, dok A- -njegova konjugirana baza - reagira s H3O+. Što se tiče para B / HB+, B reagira s ionima H3O+, dok je HB+ -njegova konjugirana kiselina s OH-.

To omogućuje obje pufer otopine da neutraliziraju i kisele i osnovne vrste. Rezultat gore navedenog u odnosu na, na primjer, konstantan dodatak OH molova-, je smanjenje varijacije pH (ΔpH):

Gornja slika prikazuje puferiranje pH prema jakoj bazi (donor OH).-).

Prvotno je pH kiselina zbog prisutnosti HA. Kada se doda jaka baza, formiraju se prvi molovi A- i spremnik počinje djelovati.

Međutim, postoji područje krivulje gdje je nagib manje strm; gdje je prigušenje učinkovitije (plavkasti okvir).

efikasnost

Postoji nekoliko načina za razumijevanje koncepta učinkovitosti spremnika. Jedan od njih je određivanje drugog derivata pH krivulje u odnosu na osnovni volumen, čišćenje V za minimalnu vrijednost, što je Veq / 2.

Veq je volumen na točki ekvivalencije; ovo je osnovni volumen potreban da bi se neutralizirala sva kiselina.

Drugi način da to shvatimo jest poznata Henderson-Hasselbalchova jednadžba:

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

Ovdje B označava bazu, A kiselinu i pKu to je najniži logaritam konstante kiselosti. Ova jednadžba se odnosi i na kisele vrste HA i na konjugirane kiseline HB+.

Ako je [A] vrlo velik u odnosu na [B], log () uzima vrlo negativnu vrijednost, koja se oduzima od pKu. Ako je naprotiv [A] vrlo malen u odnosu na [B], vrijednost log () zauzima vrlo pozitivnu vrijednost, koja dodaje pKu. Međutim, kada je [A] = [B], log () je 0 i pH = pKu.

Što znači sve gore navedeno? Da će ΔpH biti veći u ekstremima razmatranim za jednadžbu, dok će biti manji s pH jednakom pKu; i kao pKu Karakteristično za svaku kiselinu, ova vrijednost određuje raspon pKu± 1.

PH vrijednosti unutar tog raspona su one u kojima je pufer učinkovitiji.

priprema

Za pripremu pufer otopine potrebno je imati na umu sljedeće korake:

- Poznajte potreban pH i, dakle, onaj koji želite zadržati što konstantnijim tijekom reakcije ili procesa.

- Poznavajući pH, tražimo sve slabe kiseline, one čija je pKu je bliže toj vrijednosti.

- Nakon što je odabrana vrsta HA i izračunata koncentracija pufera (ovisno o tome koliko baze ili kiseline je potrebno neutralizirati), potrebno je izvagati potrebnu količinu njegove natrijeve soli..

Primjeri

Octena kiselina ima pKu od 4,75, CH3COOH; Prema tome, smjesa određenih količina te kiseline i natrijevog acetata, CH3COONa, tvore pufer koji učinkovito apsorbira u rasponu pH (3,75-5,75).

Drugi primjeri monoprotskih kiselina su benzojeve kiseline (C6H5COOH) i mravlje (HCOOH). Za svaku od tih vrijednosti pKu oni su 4,18 i 3,68; prema tome, njihovi pH rasponi višeg pufera su (3.18-5.18) i (2.68-4.68).

S druge strane, poliprotične kiseline kao što je fosforna (H3PO4i ugljik (H2CO3) imaju toliko pK vrijednostiu kao što protoni mogu osloboditi. Dakle, H3PO4 Ima tri pKu (2,12, 7,21 i 12,67) i H2CO3 ima dva (6,352 i 10,329).

Ako želite zadržati pH od 3 u otopini, možete birati između pufera HCOONa / HCOOH (pK)u= 3.68) i NaH2PO4/ H3PO4 (pKu2.12.

Prvi pufer, onaj mravlje kiseline, bliži je pH 3 nego pufer fosforne kiseline; prema tome, HCOONa / HCOOH bolje prigušuje pri pH 3 nego NaH2PO4/ H3PO4.

reference

  1. Day, R., & Underwood, A. Kvantitativna analitička kemija (peti red.). PEARSON Prentice Hall, str. 188-194.
  2. Avsar Aras. (20. travnja 2013.) Mini šokovi Preuzeto 9. svibnja 2018. s adrese: commons.wikimedia.org
  3. Wikipedia. (2018.). Pufer otopina. Preuzeto 9. svibnja 2018. s adrese: en.wikipedia.org
  4. Izv. Prof. Dr. Lubomir Makedonski. [Doc.]. Pufer rješenja. Medicinski fakultet u Varni.
  5. Chem Collective. Vodiči s međuspremnikom. Preuzeto 9. svibnja 2018., s adrese: chemcollective.org
  6. askIITians. (2018.). Pufer rješenje. Preuzeto 9. svibnja 2018. s adrese: askiitians.com
  7. Quimicas.net (2018). Primjeri amortizera, pufera ili međuspremnika. Preuzeto 9. svibnja 2018., iz: quimicas.net