Puskuriliuosten ominaisuudet, valmistus ja esimerkit



puskuriliuokset tai puskurit ovat sellaisia, jotka voivat vähentää H-ionien aiheuttamia pH-muutoksia3O+ ja OH-. Näiden puuttuessa jotkin järjestelmät (kuten fysiologiset) ovat heikentyneet, koska niiden komponentit ovat hyvin herkkiä äkillisille pH-muutoksille..

Aivan kuten autojen iskunvaimentimet vähentävät niiden liikkeen aiheuttamaa vaikutusta, puskurit tekevät saman, mutta liuoksen happamuudella tai emäksisyydellä. Lisäksi puskuriliuokset muodostavat tietyn pH-alueen, jonka sisällä ne ovat tehokkaita.

Muuten H-ionit3O+ happamaksi liuos (pH laskee alle 6: een), mikä johtaa mahdolliseen muutokseen reaktion suorittamisessa. Sama esimerkki voi koskea pH: n perusarvoja, eli suurempia kuin 7.

indeksi

  • 1 Ominaisuudet
    • 1.1 Koostumus
    • 1.2 Neutraloi sekä hapot että emäkset
    • 1.3 Tehokkuus
  • 2 Valmistelu
  • 3 Esimerkkejä
  • 4 Viitteet

piirteet

koostumus

Pohjimmiltaan ne koostuvat haposta (HA) tai heikosta emäksestä (B) ja sen emäksen tai happokonjugaattien suoloista. Näin ollen on olemassa kahta tyyppiä: happopuskurit ja alkalipuskurit.

Happopuskurit vastaavat HA / A-paria-, missä A- on heikon hapon HA konjugoitu emäs ja vuorovaikuttaa ionien kanssa, kuten Na+- muodostetaan natriumsuoloja. Tällä tavoin pari pysyy HA / NaA: na, vaikka se voi olla myös kalium- tai kalsiumsuoloja.

Heikosta haposta HA johtuen se kostuttaa happo-pH-alueet (alle 7) seuraavan yhtälön mukaisesti:

HA + OH- => A- + H2O

Koska se on heikko happo, sen konjugoitu emäs hydrolysoituu osittain kulutetun HA: n osan regeneroimiseksi:

- + H2O <=> HA + OH-

Toisaalta alkalipuskurit koostuvat parista B / HB+, jossa HB+ on heikon emäksen konjugaattihappo. Yleensä HB+ muodostaa suoloja kloridi-ionien kanssa, jolloin pari jätetään B / HBCl: ksi. Nämä puskurit puskuroivat emäksisiä pH-alueita (yli 7):

B + H3O+ => HB+ + H2O

Ja taas HB+ voi osittain hydrolysoitua regeneroimaan osan B-kulutuksesta:

HB+ + H2O <=> B + H3O+

Neutraloi sekä hapot että emäkset

Vaikka happopuskurit puskuroivat pH-happoja ja emäksisiä pH-puskureita, molemmat voivat reagoida H-ionien kanssa3O+ ja OH- näiden kemiallisten yhtälöiden avulla:

- + H3O+ => HA + H2O

HB+ + OH- => B + H2O

Tällä tavoin parin HA / A tapauksessa-, HA reagoi OH-ionien kanssa-, kun taas A- -sen konjugaattipohja - reagoi H: n kanssa3O+. Kuten pari B / HB+, B reagoi H-ionien kanssa3O+, kun taas HB+ -sen konjugoitu happo OH: n kanssa-.

Tämä sallii molempien puskuriliuosten neutraloida sekä happamia että peruslajeja. Edellä esitetyn tulos verrattuna esimerkiksi OH-moolien jatkuvaan lisäykseen-, on pH-vaihtelun (ΔpH) väheneminen:

Ylempi kuva osoittaa pH: n puskuroinnin vahvaa emästä (OH-luovuttajaa) vastaan-).

Aluksi pH on happo HA: n läsnäolon vuoksi. Kun vahvaa emästä lisätään, muodostuvat A: n ensimmäiset moolit- ja puskuri alkaa tulla voimaan.

Kuitenkin on käyrän alue, jossa kaltevuus on vähemmän jyrkkä; eli jos vaimennus on tehokkaampi (sinertävä runko).

tehokkuus

On olemassa useita tapoja ymmärtää puskurin tehokkuuden käsite. Yksi näistä on määrittää pH-käyrän toinen johdannainen suhteessa perusmäärään, tyhjentää V pienimmän arvon, joka on Veq / 2.

Veq on tilavuus ekvivalenttipisteessä; tämä on emäksen tilavuus, joka tarvitaan kaiken hapon neutraloimiseksi.

Toinen tapa ymmärtää se on kuuluisan Henderson-Hasselbalchin yhtälön kautta:

pH = pKettä + loki ([B] / [A])

Tässä B tarkoittaa emästä, happoa ja pK: taettä se on happamuusvakion alin logaritmi. Tämä yhtälö pätee sekä happamalle HA: lle että konjugoidulle hapolle HB+.

Jos [A] on erittäin suuri suhteessa [B], loki () ottaa hyvin negatiivisen arvon, joka vähennetään pK: staettä. Jos päinvastoin [A] on [B]: n suhteen hyvin pieni, log (): n arvo on erittäin positiivinen, mikä lisää pK: taettä. Kuitenkin, kun [A] = [B], log () on 0 ja pH = pKettä.

Mitä kaikki edellä mainitut merkitsevät? Että ΔpH tulee olemaan suurempi yhtälön huomioon otetuissa ääripäissä, kun taas se on pienempi, kun pH on yhtä suuri kuin pKettä; ja pK: naettä on jokaiselle hapolle ominaista, tämä arvo määrittää alueen pKettä± 1.

Tämän alueen pH-arvot ovat sellaisia, joissa puskuri on tehokkaampi.

valmistelu

Puskuriliuoksen valmistamiseksi on syytä muistaa seuraavat vaiheet:

- Tunne haluttu pH ja siten se, jonka haluat säilyttää mahdollisimman vakiona reaktion tai prosessin aikana.

- Tietäen pH: ta, etsimme kaikkia heikkoja happoja, joiden pKettä on lähempänä tätä arvoa.

- Kun HA-lajit on valittu ja puskurin konsentraatio laskettu (riippuen siitä, kuinka paljon emästä tai happoa vaaditaan neutraloimaan), punnitaan tarvittava määrä sen natriumsuolaa.

esimerkit

Etikkahapolla on pKettä 4,75, CH3COOH; Siksi seos, jossa on tiettyjä määriä tätä happoa ja natriumasetaattia, CH3COONa muodostaa puskurin, joka absorboi tehokkaasti pH-alueella (3,75-5,75).

Muita esimerkkejä monoprotisista hapoista ovat bentsoehapot (C6H5COOH) ja muurahaisesta (HCOOH). Kullekin näistä pK-arvotettä ne ovat 4,18 ja 3,68; sen vuoksi niiden suuremmat puskuroinnin pH-alueet ovat (3,18-5,18) ja (2,68-4,68).

Toisaalta polyproteiinihapot, kuten fosforihappo (H3PO4) ja hiilen (H2CO3) on niin paljon pK-arvojaettä koska protonit voivat vapautua. Joten, H3PO4 Siinä on kolme pK: taettä (2,12, 7,21 ja 12,67) ja H2CO3 on kaksi (6 352 ja 10 329).

Jos haluat säilyttää pH: n 3 ratkaisussa, voit valita HCOONa / HCOOH-puskurin (pKettä= 3,68) ja NaH2PO4/ H3PO4 (pKettä= 2,12).

Ensimmäinen puskuri, muurahaishapon, on lähempänä pH-arvoa 3 kuin fosforihappopuskuri; siksi HCOONa / HCOOH vaimentaa paremmin pH: ssa 3 kuin NaH2PO4/ H3PO4.

viittaukset

  1. Päivä, R., ja Underwood, A. Kvantitatiivinen analyyttinen kemia (viides ed.). PEARSON Prentice Hall, s. 188-194.
  2. Avsar Aras. (20. huhtikuuta 2013). Mini-iskut Haettu 9. toukokuuta 2018 osoitteesta: commons.wikimedia.org
  3. Wikipedia. (2018). Puskuriliuos. Haettu 9. toukokuuta 2018 osoitteesta: en.wikipedia.org
  4. Assoc. Prof. Lubomir Makedonski, PhD. [Doc.]. Puskuriliuokset. Varnan lääketieteellinen yliopisto.
  5. Chem Collective. Puskuriharjoitukset. Haettu 9. toukokuuta 2018 osoitteesta: chemcollective.org
  6. askIITians. (2018). Puskuriliuos. Haettu 9. toukokuuta 2018 alkaen: askiitians.com
  7. Quimicas.net (2018). Esimerkkejä iskunvaimentimesta, puskurista tai puskuriliuoksista. Haettu 9. toukokuuta 2018 osoitteesta: quimicas.net