Puskuriliuos

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 10. heinäkuuta 2021 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 5 muokkausta .

Puskuriliuokset ( englanniksi buffer , sanasta buff - "pehmennä puhallus") - liuokset , joissa on tietty vakaa vetyionipitoisuus , joiden pH muuttuu vain vähän, kun niihin lisätään pieniä määriä vahvaa emästä tai vahvaa happoa , kuten samoin kuin laimennettuna ja konsentroituna.

Puskurijärjestelmien toimintaperiaate

Puskurijärjestelmät ovat seos haposta (protonin luovuttaja) ja sen konjugaattiemäksestä (protonin vastaanottaja), toisin sanoen hiukkasista, jotka eroavat toisistaan . Tasapainot muodostuvat ratkaisussa: ${\ce {H+))$

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

( veden autoprotolyysi )

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

(happodissosiaatio, varaukset ovat ehdollisia, perustuen oletukseen, että happo on neutraali molekyyli)

Jokaiselle näistä tasapainoista on ominaista oma vakio: ensimmäinen on veden ionituote , toinen on hapon dissosiaatiovakio .

Kun järjestelmään lisätään vahvaa happoa, se protonoi puskuriseokseen sisältyvän emäksen [1] ja vahvan emäksen lisäys sitoo protoneja ja siirtää toista tasapainoa kohti tuotteita, kun taas seurauksena liuoksen pitoisuus muuttuu hieman [2] . ${\ce {H+))$

Puskurijärjestelmät

Systeemejä voidaan käyttää puskuriseoksina:

heikko happo ja sen suola vahvan emäksen kanssa, esimerkiksi asetaattipuskuri CH 3 COOH + CH 3 COONa

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

heikko emäs ja sen suola vahvan hapon kanssa, kuten ammoniakkipuskuri NH 4 OH + NH 4 Cl

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

happosuola ja heikon hapon keskisuola vahvan emäksen kanssa, esim. karbonaattipuskuri Na 2CO 3 + NaHCO 3

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

pH-puskurijärjestelmien laskenta

Puskuriliuosten pH-arvo voidaan laskea käyttämällä Hendersonin yhtälöä :

Heikolle hapolle HA ja sen suolalle vahvan emäksen BA kanssa

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

Heikosta emäksestä BOH ja sen suola vahvan hapon BA kanssa

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

Esimerkiksi ammoniakkipuskuriliuoksen NH 4 OH + NH 4 Cl pH saadaan seuraavasti:

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

Karbonaattipuskuriliuoksen pH ilmaistaan kaavalla:

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

Puskurisäiliö

Puskuriliuokset säilyttävät vaikutuksensa vain tiettyyn määrään lisättyä happoa, emästä tai laimennusastetta, mikä liittyy sen komponenttien pitoisuuksien muutokseen.

Puskuriliuoksen kyky ylläpitää pH-arvoaan määräytyy sen puskurointikapasiteetin perusteella, se vahvan hapon tai emäksen määrä, joka on lisättävä 1 litraan puskuriliuosta, jotta sen pH muuttuisi yhdellä. Puskurikapasiteetti on sitä suurempi, mitä suurempi sen komponenttien pitoisuus on.

Puskurikapasiteetti π määritetään kaavalla

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

missä dx on lisätyn vahvan hapon (emäksen) pitoisuus, eli sen määrä suhteessa puskuriliuoksen tilavuuteen.

Puskurointialue on pH-alue, jolla puskurijärjestelmä pystyy ylläpitämään vakio pH-arvon. Yleensä se on yhtä suuri kuin pK a ±1.

Biologinen rooli

Puskuriliuokset ovat erittäin tärkeitä elävien organismien reaktioissa. Esimerkiksi veressä pH-arvon pysyvyyttä (kemiallinen homeostaasi) ylläpitää kolme itsenäistä puskurijärjestelmää: bikarbonaatti , fosfaatti ja proteiini. Tunnetaan suuri määrä puskuriliuoksia (ammoniakiasetaattipuskuriliuos, fosfaattipuskuriliuos , boraattipuskuriliuos , formiaattipuskuriliuos jne.).

Esimerkkejä puskuriratkaisuista

Muistiinpanot

↑ Alekseev, V.N. Kvantitatiivinen analyysi / Toim. PC. Aghasyan. - Toim. 4., tarkistettu. - M.: Chemistry, 1972. - 504 s. : 24 välilehteä, 76 kuvaa s. 280
↑ Lehninger A. Biokemian perusteet. - Mir, 1985. - T. 1. - S. 93-96. — 367 s.

Kirjallisuus

Chemical Encyclopedia / Toim.: Knunyants I.L. ja muut - M. : Soviet Encyclopedia, 1988. - T. 1 (Abl-Dar). — 623 s.