Puhvrite lahuste omadused, valmistamine ja näited

The puhverlahused või puhvrid on need, mis võivad vähendada pH muutusi H ioonide tõttu₃O⁺ ja OH^-. Nende puudumisel on mõned süsteemid (nagu füsioloogilised) halvenenud, kuna nende komponendid on väga tundlikud pH järskude muutuste suhtes..

Nii nagu autode amortisaatorid vähendavad nende liikumisest tulenevat mõju, teevad puhvrid sama, kuid lahuse happesuse või aluselikkusega. Peale selle moodustavad puhverlahused spetsiifilise pH vahemiku, mille sees nad on efektiivsed.

Vastasel juhul H ioonid₃O⁺ hapestage lahus (pH langeb väärtustele alla 6), mis põhjustab reaktsiooni võimaliku muutumise. Sama näite puhul võib kasutada põhilisi pH väärtusi, mis on suuremad kui 7.

Indeks

• 1 Omadused
  • 1.1 Koosseis
  • 1.2 Neutraliseerige nii happed kui ka alused
  • 1.3 Tõhusus
• 2 Valmistamine
• 3 Näited
• 4 Viited

Omadused

Koostis

Sisuliselt koosnevad need happest (HA) või nõrgest alusest (B) ja selle aluse või happe konjugaatide sooladest. Järelikult on kahte tüüpi: happepuhvrid ja leeliselised puhvrid.

Happepuhvrid vastavad HA / A paarile^-, kus A^- on nõrga happe HA konjugeeritud alus ja interakteerub ioonidega nagu Na⁺- naatriumsoolade moodustamiseks. Sel viisil jääb paar HA / NaA-ks, kuigi see võib olla ka kaaliumi- või kaltsiumisool.

Nõrgest happest HA tulenevalt niisutab see happe pH vahemikke (alla 7) vastavalt järgmisele võrrandile:

HA + OH^- => A^- + H₂O

Kuid nõrga happena on selle konjugeeritud alus osaliselt hüdrolüüsitud, et regenereerida osa tarbitud HA-st:

A^- + H₂O <=> HA + OH^-

Teisest küljest koosnevad leeliselised puhvrid paarist B / HB⁺, kus HB⁺ on nõrga aluse konjugeeritud hape. Üldiselt HB⁺ moodustab soolasid kloriidioonidega, jättes paari B / HBCl-ks. Need puhvrid puhverdavad aluselisi pH vahemikke (üle 7):

B + H₃O⁺ => HB⁺ + H₂O

Ja jällegi, HB⁺ võib osaliselt hüdrolüüsuda B osa tarbimiseks:

HB⁺ + H₂O <=> B + H₃O⁺

Neutraliseerige nii happed kui ka alused

Kuigi happepuhvrid puhverdavad pH-happeid ja leeliselist pH-puhvrit, võivad mõlemad reageerida H-ioonidega₃O⁺ ja OH^- nende keemiliste võrrandite seeria kaudu:

A^- + H₃O⁺ => HA + H₂O

HB⁺ + OH^- => B + H₂O

Sel viisil paari HA / A puhul^-, HA reageerib OH ioonidega^-, samas A^- -selle konjugaadi alus - reageerib H-ga₃O⁺. Nagu paar B / HB⁺, B reageerib H-ioonidega₃O⁺, samal ajal kui HB⁺ -selle konjugeeritud hape OH-ga^-.

See võimaldab mõlemal puhverlahusel neutraliseerida nii happelisi kui ka põhiliike. Ülaltoodud tulemuste, näiteks OH moolide pideva lisamise tulemus^-, pH muutuse vähenemine (ΔpH):

Ülemine pilt näitab pH puhverdamist tugeva aluse (OH doonor) vastu.^-).

Esialgu on pH happe olemasolu tõttu HA. Tugeva aluse lisamisel moodustuvad A esimesed moolid^- ja puhver hakkab jõustuma.

Siiski on kõvera piirkond, kus kalle on vähem järsk; see tähendab, et summutamine on tõhusam (sinakas raam).

Tõhusus

Puhvri tõhususe mõiste mõistmiseks on mitmeid viise. Üks neist on pH kõvera teise derivaadi määramine baaskoguse suhtes, minimaalse väärtuse V puhastamine, mis on Veq / 2.

Veq on ekvivalentpunkti maht; see on alusmaht, mis on vajalik kogu happe neutraliseerimiseks.

Teine võimalus selle mõistmiseks on kuulsa Henderson-Hasselbalchi võrrandi kaudu:

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

Siin B tähistab alust, A hapet ja pK_a see on happesuse konstandi madalaim logaritm. See võrrand kehtib nii happelise liigi HA kui ka konjugeeritud happe HB kohta⁺.

Kui [A] on [B] suhtes väga suur, võtab log () väga negatiivse väärtuse, mis lahutatakse pK-st_a. Kui vastupidi [A] on [B] suhtes väga väike, võtab logi () väärtus väga positiivse väärtuse, mis lisab pK-le_a. Kui aga [A] = [B], siis log () on 0 ja pH = pK_a.

Mida kõik eespool nimetatud tähendavad? Et ΔpH on võrrandi jaoks äärmuslikes piirides suurem, samas kui see on väiksem, kui pH on võrdne pK-ga_a; ja kui pK_a on iga happe jaoks iseloomulik, see väärtus määrab vahemiku pK_a± 1.

Selles vahemikus on pH väärtused need, kus puhver on efektiivsem.

Ettevalmistus

Puhverlahuse valmistamiseks on vaja meeles pidada järgmisi samme:

- Teadke vajalikku pH-d ja seega seda, mida soovite reaktsiooni või protsessi ajal võimalikult püsivana hoida.

- Teades pH, otsime kõiki nõrku happeid, kelle pK_a on sellele väärtusele lähemal.

- Kui HA liigid on valitud ja puhvri kontsentratsioon arvutatud (sõltuvalt sellest, kui palju alust või hapet on vaja neutraliseerida), kaalutakse vajalik kogus naatriumsoola..

Näited

Äädikhappel on pK_a 4,75, CH₃COOH; Seetõttu on selle happe ja naatriumatsetaadi, CH, teatud koguste segu₃COONa moodustab puhvri, mis absorbeerib tõhusalt pH vahemikus (3,75-5,75).

Teised monoprothapete näited on bensoehapped (C₆H₅COOH) ja sipelg (HCOOH). Kõigi nende pK väärtused_a need on 4,18 ja 3,68; seetõttu on nende kõrgema puhverdamise pH vahemikud (3,18-5,18) ja (2,68-4,68).

Teisest küljest on polüprotiinsed happed nagu fosforhape (H₃PO₄) ja süsinik (H₂CO₃) on nii palju pK väärtusi_a kui prootonid võivad vabaneda. Niisiis, H₃PO₄ Sellel on kolm pK-d_a (2,12, 7,21 ja 12,67) ja H₂CO₃ on kaks (6 352 ja 10 329).

Kui soovite lahuses hoida pH 3, saate valida HCOONa / HCOOH puhvri vahel (pK_a= 3,68) ja NaH₂PO₄/ H₃PO₄ (pK_a= 2,12).

Esimene puhver, sipelghappe, on lähemal pH 3-le kui fosforhappe puhver; seetõttu HCOONa / HCOOH niisutab paremini pH 3 juures kui NaH₂PO₄/ H₃PO₄.

Viited

1. Päev, R., ja Underwood, A. Kvantitatiivne analüütiline keemia (viies väljaanne). PEARSON Prentice Hall, lk 188-194.
2. Avsar Aras. (20. aprill 2013). Minišokid Välja otsitud 9. mail 2018 alates: commons.wikimedia.org
3. Wikipedia. (2018). Puhverlahus. Välja otsitud 9. mail 2018 alates: en.wikipedia.org
4. Assoc. Prof. Lubomir Makedonski, PhD. [Dok.] Puhverlahused. Varna meditsiiniülikool.
5. Chem Collective. Puhverõpetused. Välja otsitud 9. mail 2018 alates: chemcollective.org
6. askialistid. (2018). Puhverlahus. Välja otsitud 9. mail 2018 alates: askiitians.com
7. Quimicas.net (2018). Amortisaatori, puhvri või puhverlahuste näited. Välja otsitud 9. mail 2018 alates: quimicas.net