Буферные системы

Buffer в буквальном переводе означает нечто, что уменьшает воздействие на систему внешней силы. В отношении растворов − это системы, способные сохранять, примерно, постоянную концентрацию ионов H⁺ при добавлении небольших количеств кислоты или щелочи, а также при разбавлении.

Такими буферирующими свойствами обладают смеси:

1. Cлабая кислота + ee соль сильного основания, например,

СН₃СООН + СН₃СООNa − ацетатный буфер (рН ~ 5);

2. Слабое основание + его соль сильной кислоты, например,

NH₃ ^. H₂O + NH₄Cl − аммиачный буфер (рН ~ 9);

3. Смесь двух кислых разнозамещенных солей многоосновной кислоты, например, Na₂HPO₄ + KH₂PO₄ − фосфатный буфер (рН ~ 7);

4. Индивидуальная соль, например,

Na₂B₄O₇ ^. 10H₂O, рН~9;

5. Концентрированные растворы сильных кислот и щелочей.

Рассмотрим более подробно ацетатный буфер: уксусная кислота – слабый электпролит, ацетат натрия (соль) – сильный электролит.

СН₃СООН ↔ СН₃СОО⁻ + Н⁺,

СН₃СООNa → СН₃СОО⁻ + Na⁺.

Напишем выражение для константы ионизации слабой кислоты K_ia и учтем, что в смеси концентрация ацетат аниона практически равна концентрации соли с_s, а концентрация непроионизировавших молекул – концентрации кислоты c_a

.

Выразим [H⁺] и pH:

, .

Из полученного уравнения Henderson-Hasselbalch следует, что pH такой буферной смеси определяется значением pK_ia и соотношением концентраций соли и кислоты. Если c_s=c_a, то pH = pK_ia и для ацетатного буфера pH = 4,76.

Рассуждая аналогично, получим для аммиачного буфера:

, ,

где K_ib и c_b – константа ионизации и концентрация слабого основания смеси соответственно. Если c_s=c_b, то pH=14− pK_ib и для аммиачного буфера pH=14−4,75=9,25.

Дата добавления: 2017-01-14