Chemijos pagrindai: kas yra buferis?

A buferis yra sprendimas turinčios arba a silpna rūgštis ir tai druska arba a silpna bazė ir tai druska, kuris yra atsparus pokyčiams pH. Kitaip tariant, buferis yra silpnos rūgšties ir jos konjuguotos bazės arba silpnos bazės ir jos konjuguotos rūgšties vandeninis tirpalas. Buferis taip pat gali būti vadinamas pH buferiu, vandenilio jonų buferiu arba buferiniu tirpalu.

Buferiai naudojami palaikyti stabilų pH tirpale, nes jie gali neutralizuoti nedidelius papildomos bazės rūgšties kiekius. Tam tikram buferiniam tirpalui yra nustatytas darbinis pH diapazonas ir nustatytas kiekis rūgšties ar bazės, kurią galima neutralizuoti prieš pH pasikeitimą. Rūgšties arba bazės kiekis, kurį galima įpilti į buferį prieš keičiant jo pH, vadinamas jo buferio talpa.

Hendersono ir Haselbalcho lygtis gali būti naudojamas apytiksliam buferio pH vertei nustatyti. Norint naudoti lygtį, vietoj pusiausvyros koncentracijos įvedama pradinė arba stechiometrinė koncentracija.

Bendra buferinės cheminės reakcijos forma yra:

HA ⇌ H⁺ + A⁻

• kraujas - turi bikarbonato buferio sistemą
• TRIS buferis
• fosfato buferis

Kaip minėta, buferiai yra naudingi esant tam tikroms pH sritims. Pavyzdžiui, čia yra įprastų buferinių medžiagų pH diapazonas:

Kai paruošiamas buferinis tirpalas, tirpalo pH sureguliuojamas taip, kad jis būtų tinkamame efektyviame intervale. Paprastai, norint sumažinti rūgščių buferių pH, pridedama stipri rūgštis, tokia kaip druskos rūgštis (HCl). Norint padidinti šarminių buferių pH, pridedama stipri bazė, tokia kaip natrio hidroksido tirpalas (NaOH).

Norėdami suprasti, kaip veikia buferis, apsvarstykite buferinio tirpalo, pagaminto ištirpinant natrio acetatą acto rūgštyje, pavyzdį. Acto rūgštis yra (kaip jūs galite pasakyti iš pavadinimo) rūgštis: CH₃COOH, o natrio acetatas tirpale disocijuojasi, kad gautų konjuguotos bazės, CH acetato jonus₃COO^-. Reakcijos lygtis:

CH₃COOH (aq) + OH^-(aq) ⇆ CH₃COO^-(aq) + H₂O (aq)

Jei į šį tirpalą pridedama stipri rūgštis, acetato jonas jį neutralizuoja:

CH₃COO^-(aq) + H⁺(aq) ⇆ CH₃COOH (aq)

Tai išjudina pradinės buferinės reakcijos pusiausvyrą, išlaikant stabilų pH. Kita vertus, stipri bazė reaguoja su acto rūgštimi.

Dauguma buferių veikia santykinai siaurą pH diapazoną. Išimtis yra citrinos rūgštis, nes ji turi tris pKa reikšmes. Kai junginys turi kelias pKa reikšmes, buferiui tampa didesnis pH diapazonas. Taip pat galima derinti buferius, jei jų pKa vertės yra artimos (skiriasi 2 ar mažiau), ir sureguliuoti pH stipria baze ar rūgštimi, kad būtų pasiektas reikiamas diapazonas. Pavyzdžiui, „McIvaine“ buferis paruošiamas derinant Na mišinius₂PO₄ ir citrinos rūgšties. Priklausomai nuo junginių santykio, buferis gali būti efektyvus nuo pH 3,0 iki 8,0. Mišinys iš citrinos rūgšties, boro rūgšties, monokalio fosfato ir dietilbarbituinės rūgšties pH gali būti nuo 2,6 iki 2 12!

• Buferis yra vandeninis tirpalas, naudojamas palaikyti beveik pastovų tirpalo pH.
• Buferis susideda iš silpnos rūgšties ir jos konjuguotos bazės arba silpnos bazės ir jos konjuguotos rūgšties.
• Buferio talpa yra rūgšties arba bazės kiekis, kurį galima įpilti prieš keičiantis buferio pH.
• Buferinio tirpalo pavyzdys yra bikarbonatas kraujyje, kuris palaiko vidinį kūno pH.

• Butleris, Dž. N. (1964). Joninė pusiausvyra: matematinis požiūris. Addison-Wesley. p. 151.
• Carmody, Walteris R. (1961). "Lengvai paruošiamos plataus spektro buferinės serijos". Dž. Chem. Edukacija. 38 (11): 559–560. doi:10.1021 / ed038p559
• Hulanicki, A. (1987). Rūgščių ir bazių reakcijos analizinėje chemijoje. Išvertė Masson, Mary R. Horwood. ISBN 0-85312-330-6.
• Mendham, J.; Denny, R. C.; Barnesas, Dž. D.; Tomas, M. (2000). „5 priedas“. Vogelio kiekybinės cheminės analizės vadovėlis (5-asis leidimas). Harlow: „Pearson Education“. ISBN 0-582-22628-7.
• Skorpionas, R (2000). Rūgščių pagrindai, bazės, buferiai ir jų taikymas biocheminėms sistemoms. ISBN 0-7872-7374-0.