Буферні розчини

Хімічні реакції часто проходять з виділенням чи зв'язуванням гідроґен(1+)-іонів. А для проходження реакції необхідна стала концентрація гідроґен(1+)-іонів або стала величина pH.

Для створення і підтримання сталого рН реакційного середовища використовують буферні розчини, які перешкоджають зміні рН розчину при додаванні до нього сильної кислоти чи сильної основи.

Буферні розчини – це суміш слабкої кислоти і солі цієї кислоти, або суміш розчинів солей багатоосновних кислот різного ступеня заміщення:

1) ацетатна буферна суміш (CH₃COOH(кислота)+CH₃COONa(основа)), pH=4.76

2) аміачна буферна суміш (NH₃·H₂O(основа)+NH₄Cl(кислота)), pH=9.25

3) фосфатна буферна суміш (NaH₂PO₄(кислота)+Na₂HPO₄(основа)), pH=6,6

4) карбонатна буферна суміш (NaHCO₃(кислота)+Na₂CO₃(основа)), рН=6,68

Дія буферної системи ґрунтується на дії спільного йона:

CH₃COOH ↔ СН₃СОО^-+Н⁺ (1)

СН₃СООNa ↔ CH₃COO^-+Na⁺ (2)

При додаванні HNO₃ ↔ H⁺+NO₃^- у буферний розчин Н⁺ від HNO₃ будуть зв’язуватися ацетат-іонами, які в основному утворюються за рівнянням (2)

Н⁺ + СН₃СОО^- ↔ CH₃COOH

І рівновага реакції (1) майже не порушиться.

Якщо додавати NaОН, відбувається процес зв’язування Н⁺, які утворюються за (1) у слабкий електроліт Н⁺ + ОН^- ↔ Н₂О.

Кількість речовини кислоти або основи, яка при додаванні до буферного розчину викликає зміну рН на невелику певну величину, характеризує буферну ємність буферної системи.

Буферна ємність – це кількість речовини сильної кислоти або основи, яку необхідно додати до 1л розчину, щоб змінити рН на одиницю.

Буферна ємність залежить від:

1) Концентрації компонентів у розчині

2) Природи речовини, тобто К_Д кислоти чи основи.

3) Співвідношення концентрацій кислоти і солі чи основи і солі.

Значення рН будь-якої буферної системи обчислюють, виходячи із константи дисоціації (йонізації) кислоти чи основи і молярних концентрацій речовин.

1) рН ацетатної буферної системи:

[CH₃COOH]=C (кислоти) [CH₃COO^-]=C (солі)

;

рН = -lg[H⁺]

Приклад: Знайти рН буферної системи, одержаної змішуванням 0,1 моль СН₃СООН і 0,1 моль CH₃COONa у 1л розчину.

С(СН₃СООН)=С(CH₃COONa)=0,1 моль/л

РН-?

Знаходимо в довіднику К_д(СН₃СООН)=1,74·10^-5

2) pH амiачної буферної системи: K д(NH₃ H₂O) = ,

тоді [OH^–] = K _д основи .

pOH = –lg[OH^–], pH = 14 – pOH.

Буферні розчини широко використовуються у практиці якісного аналізу, коли необхідно забезпечити стале рН (Ni⁺², Mg²⁺). Більшість процесів в організмі людини проходить при нейтральних рН, а підтримує рН – нейтральна система буферів.

Дата добавления: 2014-12-07