Буферні розчини: приготування і використання
Буферні розчини - це розчини, які містять буферні системи. Буферними системами називаються суміші, в складі яких містяться в певному кількісному співвідношенні слабкі кислоти і їх солі з сильними основами або слабкі підстави і їх солі з сильними кислотами. Такі розчини мають стійкої концентрацією іонів Н + при розведенні нейтральним розчинником (водою) і додаванні до них певної кількості сильних кислот або підстав.
Відео: Буферні розчини і рівняння Гендерсона-Гассельбаха
Буферні розчини знаходяться в водах світового океану, ґрунтових розчинах і живих організмах. Ці системи виконують функції регуляторів, які підтримують активну реакцію середовища при визначеному значенні, необхідному успішної протікання реакцій обміну веществ. Буферні розчини класифікуються на кислотні та основні. Прикладом перших може бути ацетатна буферна система, друге - амонійна. Розрізняють природні і штучні буферні розчини. Природним буферним розчином є кров, яка містить гідрокарбонатну, фосфатну, білкову, гемоглобінового і кислотну буферні системи. Штучним буферним розчином може бути ацетатний буфер, що складається з СН3СООН.
Особливості внутрішнього складу і механізму дії буферних систем розглянемо на прикладі ацетатної буферної системи: ацетатна кислота / ацетат натрію. У водному середовищі компоненти буферної системи піддаються електролітичноїдисоціації. ацетат натрію як сіль слабкої кислоти і сильної основи цілком дисоціює на іони. Наявність аніонів в такій буферної суміші залежить від концентрації в ній солі і ступеня її дисоціації. Концентрація іонів Н + в буферній системі прямо пропорційна концентрації в ній кислоти і обернено пропорційна вмісту в ній солі цієї кислоти.
Таким чином, концентрація іонів Н + в основному буфері прямо пропорційна концентрації в ньому солі і обернено пропорційна концентрації підстави.
У лабораторній практиці користуються буферними розчинами з заздалегідь відомими значеннями pH. Отже, приготування буферних розчинів здійснюється при використанні розчинів слабкої кислоти і її солі з сильною основою або слабкої основи і його солі з сильною кислотою. Потім, змінюючи кількісні співвідношення компонентів, виготовляють буферні розчини із заданим значенням pH. Деякі цікавляться, як здійснюється приготування розчину.
Наприклад, необхідно приготувати ацетатний буфер з декількома значеннями pH. Спочатку готують 5М розчини ацетатної кислоти і ацетату натрію. Для приготування першого розчину беруть по 50 мл кожного з компонентів. Керуючись формулою, визначають концентрацію іонів Н + в отриманому розчині.
Відео: Chemistry for Dummies. Lecture 37. Solutions
Для наступного буферного розчину беруть 80 мл розчину кислоти і 20 мл розчину солі, приготованих раніше. Існує ряд прописів різних буферних розчинів, що застосовуються в хімічному аналізі і лабораторній практиці.
Для буферних розчинів характерні деякий властивості. До таких, в першу чергу, відноситься буферність - здатність зберігати сталість концентрації іонів Н + при додаванні в буферний розчин певної кількості сильної кислоти або сильної основи. Наприклад, якщо до ацетатного буферу додати невелику кількість хлоридної кислоти, зсуву рН в кислу сторону не відбудеться, тому що хлоридная кислота вступить в реакцію обмінного розкладу з сіллю слабкої кислоти. В результаті реакції сильна кислота, здатна зрушити рН в кислу сторону, замінюється слабкою кислотою і нейтральної сіллю. ступінь дисоціації розчину слабкого електроліту при збільшенні його концентрації зменшується, прагне до нуля, і зрушення рН не відбувається.
