Tieto roztoky pufra alebo pufre sú tie, ktoré môže znížiť zmeny v pH v dôsledku iónov H 3 O + a OH - . Ak nie sú k dispozícii, niektoré systémy (napríklad fyziologické) sú poškodené, pretože ich zložky sú veľmi citlivé na náhle zmeny pH.
Rovnako ako tlmiče nárazov v automobiloch znižujú vplyv spôsobený ich pohybom, nárazníky robia to isté, ale s kyslosťou alebo zásaditosťou roztoku. Ďalej pufre určujú špecifický rozsah pH, v rámci ktorého sú účinné.
V opačnom prípade je H 3 O + ióny sa okyslí roztok (hodnota pH klesne na hodnoty nižšie ako 6), čo vedie k možným zmenám v implementácii reakcie. Rovnaký príklad je možné použiť pre základné hodnoty pH, to znamená väčšie ako 7.
vlastnosti
zloženie
V podstate pozostávajú z kyseliny (HA) alebo slabej bázy (B) a solí ich konjugovanej bázy alebo kyseliny. V dôsledku toho existujú dva typy: kyslé tlmivé roztoky a alkalické tlmivé roztoky.
Kyslé pufre zodpovedajú HA / A - dvojica , kde A - je konjugovaná báza tejto slabé kyseliny HA a interakcia s iónmi - ako je napríklad Na + - na soli sodné forme. Týmto spôsobom zostáva pár ako HA / NaA, hoci to môžu byť aj draselné alebo vápenaté soli.
Pochádza zo slabej kyslej HA a tlmí kyslé hodnoty pH (menej ako 7) podľa nasledujúcej rovnice:
HA + OH - => A - + H 2 O
Avšak ako slabá kyselina je jej konjugovaná báza čiastočne hydrolyzovaná, aby sa regenerovala časť spotrebovanej HA:
- + H 2 O <=> HA + OH -
Na druhej strane alkalické tlmivé roztoky pozostávajú z páru B / HB + , kde HB + je konjugovaná kyselina slabej bázy. Všeobecne HB + tvorí soli s chloridovými iónmi, pričom pár zostáva ako B / HBCl. Tieto tlmivé roztoky tlmia základné rozsahy pH (viac ako 7):
B + H 3 O + => HB + + H 2 O
A opäť, HB + sa môže čiastočne hydrolyzovať, aby sa regenerovala časť spotrebovaného B:
HB + + H 2 O <=> B + H 3 O +
Neutralizujú kyseliny aj zásady
Aj keď kyslé pufre pufer kyslé pH a alkalické pH vyrovnávacej pamäte základné, a to môže reagovať s H 3 O + a OH - ióny cez tieto rady chemických rovníc:
- + H 3 O + => HA + H 2 O
HB + + OH - => B + H 2 O
Teda v prípade, že HA / A - páru , HA reaguje s OH - iónov , zatiaľ čo - -its konjugovanej bázou reaguje s H 3 O + . Pokiaľ ide o B / HB + paru , B reaguje s H 3 O + ióny , zatiaľ čo P + - jej konjugovaná kyselina - s OH - .
To umožňuje obom pufrom neutralizovať kyslé aj zásadité druhy. Výsledkom vyššie uvedeného v porovnaní napríklad s konštantným pridaním mólov OH - , je zníženie variácie pH (ApH):
Obrázok vyššie ukazuje pH tlmivý roztok proti silnej báze (OH - donor ).
Spočiatku je pH kyslé kvôli prítomnosti HA. Po pridaní silnej bázy sa vytvoria prvé móly A - a tlmivý roztok začne účinkovať.
Existuje však oblasť krivky, kde je sklon menej strmý; to znamená, že tam, kde je tlmenie efektívnejšie (namodralý box).
efektívnosť
Existuje niekoľko spôsobov, ako porozumieť koncepcii účinnosti tlmenia. Jedným z nich je stanovenie druhého derivátu krivky pH oproti objemu bázy, riešenie pre V pre minimálnu hodnotu, ktorá je Veq / 2.
Veq je objem v bode ekvivalencie; Toto je objem bázy potrebný na neutralizáciu všetkej kyseliny.
Ďalším spôsobom, ako to pochopiť, je cez slávnu Henderson-Hasselbalchovu rovnicu:
pH = pK a + log (/)
Tu B označuje základňu, na kyselinu, a pK je najmenší logaritmus kyseliny konštanty. Táto rovnica platí pre kyslé druhy HA a pre konjugovanú kyselinu HB + .
Ak je vzhľadom na to veľmi veľký, log () má veľmi zápornú hodnotu, ktorá sa odpočíta od pK a . Ak je naopak veľmi malý, hodnota log () má veľmi kladnú hodnotu, ktorá sa pripočíta k pK a . Avšak, keď =, log () je 0 a hodnota pH = pKa .
Čo to všetko znamená? To, že ΔpH bude väčší v extrémnych uvažovaných pre rovnicu, pričom bude minimálny s hodnotou pH, ktorá sa rovná pK s ; a ako pK je charakteristická pre každé kyseliny, táto hodnota určuje rozsah pKa ± 1.
Hodnoty pH v tomto rozmedzí sú tie, v ktorých je pufer najúčinnejší.
príprava
Pri príprave tlmivého roztoku je potrebné mať na pamäti nasledujúce kroky:
- Poznať požadované pH, a preto to, ktoré chcete udržať počas reakcie alebo procesu čo najkonštantnejšie.
- Vedieť, pH, sa človek pozrie na miesto medzi všetkými slabé kyseliny, tie, ktorých pK je bližšie k tejto hodnote.
- Po výbere druhu HA a vypočítaní koncentrácie tlmivého roztoku (v závislosti od toho, koľko zásady alebo kyseliny je potrebné neutralizovať) sa odváži potrebné množstvo jeho sodnej soli.
Príklady
Kyselina octová má pKa A 4,75, CH 3, COOH; Preto zmes stanovenom množstve tejto kyseliny a octanu sodného, CH 3 Coon, tvorí vyrovnávaciu pamäť, ktorá účinne pufrov v rozsahu pH (3.75-5.75).
Ďalšie príklady monoprotic kyselín sú benzoová (C 6 H 5 COOH) a mravčiu (HCOOH) kyseliny . Pre každú z týchto hodnôt pK sú 4,18 a 3,68; preto jeho rozsahy pH s najvyšším pufrovaním sú (3,18-5,18) a (2,68-4,68).
Okrem toho polyprotic kyseliny, ako je kyselina fosforečná (H 3 PO 4 ) a uhlíka (H 2 CO 3 ) majú mnoho hodnôt pK na ako protón môžu byť uvoľnené. Tak, H 3 PO 4 má tri pKa (2,12, 7,21 a 12,67), a H 2 CO 3 má dva (6.352 a 10.329).
Ak chcete udržiavať pH 3 v roztoku, môže vybrať medzi nárazníkmi HCOONa / HCOOH (PK = 3,68) a NaH 2 PO 4 / H 3 PO 4 (PK = 2,12).
Prvý tlmivý roztok, ktorý obsahuje kyselinu mravčiu, je bližšie k pH 3 ako tlmivý roztok kyseliny fosforečnej; preto, HCOONa / HCOOH pufre lepšia pri pH 3 ako NaH 2 PO 4 / H 3 PO 4 .
Referencie
- Day, R., & Underwood, A. Kvantitatívna analytická chémia (5. vydanie). PEARSON Prentice Hall, s. 188-194.
- Avsar Aras. (20. apríla 2013). Mini šoky. Zdroj: 9. mája 2018, z: commons.wikimedia.org
- Wikipedia. (2018). Tlmivého roztoku. Zdroj: 9. mája 2018, z: en.wikipedia.org
- Doc. Lubomir Makedonski, PhD. , Tlmivé roztoky. Lekárska univerzita vo Varne.
- Chem Collective. Tlmočenie návody. Zdroj: 9. mája 2018, z: chemcollective.org
- askIITians. (2018). Tlmivého roztoku. Zdroj: 9. mája 2018, z: askiitians.com
- Quimicas.net (2018). Príklady tlmivých roztokov, tlmivých roztokov alebo tlmivých roztokov. Načítané 9. mája 2018, z: quimicas.net