Pufferelési megoldás

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2021. július 10-én felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzések 5 szerkesztést igényelnek .

Pufferoldatok (az angol puffer szóból , a buff szóból - „ soften the blow”) - bizonyos stabil hidrogénion - koncentrációjú oldatok , amelyek pH -ja kis mennyiségű erős bázis vagy erős sav hozzáadásakor alig változik . valamint hígítva és koncentrálva.

A pufferrendszerek működési elve

A pufferrendszerek egy sav (protondonor) és konjugált bázis (protonakceptor) keveréke, vagyis olyan részecskék, amelyek különböznek egymástól . A megoldásban egyensúlyok jönnek létre: ${\ce {H+))$

{\ce {H2O <=> H+ + OH-}}

( a víz autoprotolízise )

{\ce {HA <=> H+ + A-}}

(sav disszociáció, a töltések feltételesek, azon a feltételezésen alapul, hogy a sav semleges molekula)

Ezen egyensúlyok mindegyikét saját állandó jellemzi: az első a víz ionterméke , a második a sav disszociációs állandója .

Ha erős savat adunk a rendszerhez, az protonálja a pufferkeverékben lévő bázist [1] , az erős bázis hozzáadása pedig megköti a protonokat és a második egyensúlyt a termékek felé tolja el, miközben ennek eredményeként a koncentrációja az oldatban enyhén változik [2] . ${\ce {H+))$

Puffer rendszerek

A rendszerek pufferkeverékként használhatók:

gyenge sav és sója erős bázissal, például acetát puffer CH 3 COOH + CH 3 COONa

{\mathsf {CH_{3}COOH\rightleftarrows CH_{3}COO^{-}+H^{+))}

gyenge bázis és sója erős savval, például ammónia puffer NH 4 OH + NH 4 Cl

{\mathsf {NH_{4}OH\rightleftarrows NH_{4}^{+}+OH^{-}}}

savas só és gyenge sav közepes sója erős bázissal, például karbonát puffer Na 2 CO 3 + NaHCO 3

{\displaystyle {\mathsf {HCO_{3}^{-}\rightarrow CO_{3}^{2-}+H^{+))))

pH-pufferrendszerek számítása

A pufferoldatok pH-értéke a Henderson-egyenlet segítségével számítható ki :

A gyenge savhoz HA és sójához az erős BA bázissal

{\mathsf {pH=pK_{HA}+lg{\frac {C_{BA}}{C_{HA}}}}}

A gyenge bázishoz BOH és sója erős savval BA

{\mathsf {pH=14-pK_{BOH}+lg{\frac {C_{BOH}}{C_{BA}}}}}

Például egy NH 4 OH + NH 4 Cl ammónia pufferoldat pH-értékét a következő képlet adja meg:

{\mathsf {pH=14-pK_{NH_{4}OH}+lg{\frac {C_{NH_{4}OH}}{C_{NH_{4}Cl))))}

A karbonát pufferoldat pH-értékét a következő képlet fejezi ki:

{\mathsf {pH=pK_{2}-lg{\frac {C_{{NaHCO_{3}}}}{C_{{Na_{2}CO_{3}}}}}}

Puffertartály

A pufferoldatok csak bizonyos mennyiségű hozzáadott sav, bázis vagy hígítási fokig tartják meg hatásukat, ami a komponensek koncentrációjának változásával jár.

A pufferoldat pH-n tartó képességét a pufferkapacitása, vagyis az erős sav vagy bázis mennyisége határozza meg, amelyet 1 liter pufferoldathoz kell adni ahhoz, hogy a pH-érték eggyel megváltozzon. Minél nagyobb a pufferkapacitás, annál nagyobb a komponenseinek koncentrációja.

A π pufferkapacitást a képlet határozza meg

{\displaystyle \pi ={\operátornév {d} \!x \over \operatorname {d} \!pH))

ahol dx a bevitt erős sav (bázis) koncentrációja, azaz mennyisége a pufferoldat térfogatához viszonyítva.

A pufferterület az a pH-tartomány, amelyben a pufferrendszer állandó pH-értéket képes fenntartani. Általában egyenlő pKa ± 1-gyel.

Biológiai szerep

A pufferoldatok nagy jelentőséggel bírnak az élő szervezetek reakcióiban. Például a vérben a pH-érték állandóságát (kémiai homeosztázis) három független pufferrendszer tartja fenn: bikarbonát , foszfát és fehérje. Számos pufferoldat ismert (ammónia-acetát pufferoldat, foszfát pufferoldat , borát pufferoldat , formiát pufferoldat stb.).

Példák puffermegoldásokra

Jegyzetek

↑ Alekszejev, V.N. Kvantitatív elemzés / Szerk. PC. Aghasyan. - Szerk. 4., átdolgozva. - M.: Kémia, 1972. - 504 p. : 24 tab., 76 kép. 280. o
↑ Lehninger A. A biokémia alapjai. - Mir, 1985. - T. 1. - S. 93-96. — 367 p.

Irodalom

Chemical Encyclopedia / Szerk.: Knunyants I.L. és mások - M . : Szovjet Encyclopedia, 1988. - T. 1 (Abl-Dar). — 623 p.