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 = pK_että + loki ([B] / [A])

Tässä B tarkoittaa emästä, happoa ja pK: ta_että 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: sta_että. Jos päinvastoin [A] on [B]: n suhteen hyvin pieni, log (): n arvo on erittäin positiivinen, mikä lisää pK: ta_että. Kuitenkin, kun [A] = [B], log () on 0 ja pH = pK_että.

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 pK_että; ja pK: na_että on jokaiselle hapolle ominaista, tämä arvo määrittää alueen pK_että± 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 pK_että 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 pK_että 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-arvot_että 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-arvoja_että koska protonit voivat vapautua. Joten, H₃PO₄ Siinä on kolme pK: ta_että (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 (pK_että= 3,68) ja NaH₂PO₄/ H₃PO₄ (pK_että= 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