Ciri-ciri Penyelesaian Buffer, Penyediaan dan Contoh

The penyelesaian penampan atau buffer adalah yang dapat mengurangkan perubahan pH akibat ion H₃O⁺ dan OH^-. Dalam ketiadaan ini, sesetengah sistem (seperti fisiologi) merosot, kerana komponennya sangat sensitif terhadap perubahan mendadak dalam pH.

Sama seperti penyerap kejutan dalam kereta mengurangkan kesan yang disebabkan oleh pergerakan mereka, buffer melakukan perkara yang sama tetapi dengan keasidan atau asas penyelesaiannya. Selain itu, penyelesaian penimbunan menetapkan rentang pH tertentu di mana ia adalah cekap.

Jika tidak, ion H₃O⁺ asid penyelesaian (pH turun ke nilai di bawah 6), menyebabkan perubahan yang mungkin dalam prestasi tindak balas. Contoh yang sama boleh digunakan untuk nilai pH asas, iaitu lebih besar daripada 7.

Indeks

• 1 Ciri-ciri
  • 1.1 Komposisi
  • 1.2 Meneutralkan kedua-dua asid dan asas
  • 1.3 Kecekapan
• 2 Persediaan
• 3 Contoh
• 4 Rujukan

Ciri-ciri

Komposisi

Pada dasarnya mereka terdiri daripada asid (HA) atau lemah (B), dan garam asas atau konjugat asid. Oleh itu, terdapat dua jenis: buffer asam dan buffer alkali.

Buffer asam sesuai dengan pasangan HA / A^-, di mana A^- adalah asas konjugasi HA asid lemah dan berinteraksi dengan ion-seperti Na⁺- untuk membentuk garam natrium. Dengan cara ini, pasangan ini kekal sebagai HA / Na, walaupun ia juga boleh kalium atau garam kalsium.

Apabila mendapat dari asid lemah yang lemah, ia melembapkan julat asid pH (kurang daripada 7) mengikut persamaan berikut:

HA + OH^- => A^- + H₂O

Walau bagaimanapun, sebagai asid lemah, asas konjugasi sebahagiannya dihidrolisis untuk membiak semula sebahagian daripada HA yang digunakan:

A^- + H₂O <=> HA + OH^-

Sebaliknya, buffer alkali terdiri daripada pasangan B / HB⁺, di mana HB⁺ adalah asid konjugasi pangkalan yang lemah. Secara amnya, HB⁺ membentuk garam dengan ion klorida, menjadikan pasangan itu sebagai B / HBCl. Ini buffer penyangga julat pH asas (lebih besar daripada 7):

B + H₃O⁺ => HB⁺ + H₂O

Dan, sekali lagi, HB⁺ boleh menghidrolisis sebahagiannya untuk menjana sebahagian daripada B yang digunakan:

HB⁺ + H₂O <=> B + H₃O⁺

Meneutralkan kedua-dua asid dan asas

Walaupun buffer asam penampan asid pH dan buffer pH alkali, kedua-duanya boleh bertindak balas dengan ion H₃O⁺ dan OH^- melalui siri persamaan kimia ini:

A^- + H₃O⁺ => HA + H₂O

HB⁺ + OH^- => B + H₂O

Dengan cara ini, dalam kes pasangan HA / A^-, HA bereaksi dengan ion OH^-, manakala A^- -asas conjugate - bertindak balas dengan H₃O⁺. Bagi pasangan B / HB⁺, B bertindak balas dengan ion H₃O⁺, manakala HB⁺ -asid conjugated-dengan OH^-.

Ini membolehkan kedua-dua penyelesaian penampan untuk meneutralkan spesies berasid dan asas. Hasil dari versus di atas, misalnya, penambahan berterusan OH tahi lalat^-, adalah penurunan dalam perubahan pH (ΔpH):

Imej atas menunjukkan penyangga pH terhadap asas yang kuat (penderma OH)^-).

Pada mulanya pH adalah asid kerana kehadiran HA. Apabila asas yang kuat ditambah, tahi lalat pertama A dibentuk^- dan penimbal mula berkuatkuasa.

Walau bagaimanapun, terdapat kawasan lengkung di mana cerun kurang curam; iaitu, jika redaman adalah lebih cekap (bingkai kebiruan).

Kecekapan

Terdapat beberapa cara untuk memahami konsep kecekapan penampan. Salah satunya adalah untuk menentukan derivatif kedua lengkung pH berbanding isipadu asas, membersihkan V untuk nilai minimum, iaitu Veq / 2.

Veq adalah volum pada titik kesetaraan; ini adalah isipadu asas yang diperlukan untuk meneutralkan semua asid.

Satu lagi cara untuk memahaminya ialah melalui persamaan Henderson-Hasselbalch yang terkenal:

pH = pK_a + log ([B] / [A])

Di sini B menandakan asas, A asid, dan pK_a ia adalah logaritma terendah bagi pemalar keasidan. Persamaan ini digunakan untuk kedua-dua spesies berasid HA, dan HB asid conjugated⁺.

Jika [A] sangat besar berkenaan dengan [B], log () mengambil nilai yang sangat negatif, yang dikurangkan dari pK_a. Jika sebaliknya [A] sangat kecil berkenaan dengan [B], nilai log () mengambil nilai yang sangat positif, yang menambahkan kepada pK_a. Walau bagaimanapun, apabila [A] = [B], log () ialah 0 dan pH = pK_a.

Apakah yang dimaksudkan di atas? Bahawa ΔpH akan lebih besar dalam ekstrem yang dipertimbangkan untuk persamaan, manakala ia akan lebih kecil dengan pH yang sama dengan pK_a; dan sebagai pK_a adalah ciri setiap asid, nilai ini menentukan julat pK_a± 1.

Nilai pH dalam julat ini adalah yang mana penimbal lebih cekap.

Persediaan

Untuk menyediakan penyelesaian penampan, perlu diingat langkah-langkah berikut:

- Ketahui pH yang diperlukan dan, oleh itu, yang anda ingin simpan sebagai tetap yang mungkin semasa reaksi atau proses.

- Mengetahui pH, kita mencari semua asid lemah, mereka yang pK_a adalah lebih dekat dengan nilai ini.

- Sebaik sahaja spesies HA telah dipilih dan kepekatan penampan dikira (bergantung kepada berapa banyak asas atau asid yang diperlukan untuk meneutralkan), jumlah garam natrium yang diperlukan ditimbang.

Contohnya

Asid asetik mempunyai pK_a daripada 4.75, CH₃COOH; Oleh itu, campuran sejumlah asid dan natrium asetat ini, CH₃COONa, membentuk penampan yang berkesan menyerap dalam julat pH (3.75-5.75).

Contoh lain dari asid monoprotik adalah asid benzoik (C₆H₅COOH) dan formik (HCOOH). Bagi setiap nilai pKnya_a mereka ialah 4.18 dan 3.68; oleh itu, julat pH mereka yang lebih tinggi adalah buffering (3.18-5.18) dan (2.68-4.68).

Sebaliknya, asid poliprotik seperti fosforik (H₃PO₄) dan karbonik (H₂CO₃) mempunyai banyak nilai pK_a sebagai proton boleh dibebaskan. Jadi, H₃PO₄ Ia mempunyai tiga pK_a (2.12, 7.21 dan 12.67) dan H₂CO₃ mempunyai dua (6,352 dan 10,329).

Jika anda ingin mengekalkan pH 3 dalam penyelesaian, anda boleh memilih antara penampan HCOONa / HCOOH (pK_a= 3.68) dan NaH₂PO₄/ H₃PO₄ (pK_a= 2.12).

Penimbal pertama, iaitu asid formik, lebih dekat dengan pH 3 daripada penampan asid fosforik; oleh itu, HCOONa / HCOOH melembutkan lebih baik pada pH 3 berbanding NaH₂PO₄/ H₃PO₄.

Rujukan

1. Hari, R., & Underwood, A. Kimia Analisis Kuantitatif (edisi kelima). Dewan Prentice PEARSON, p 188-194.
2. Avsar Aras. (20 April 2013). Kejutan Mini Diperoleh pada 9 Mei 2018, dari: commons.wikimedia.org
3. Wikipedia. (2018). Penyelesaian penimbal. Diambil pada 9 Mei 2018, dari: en.wikipedia.org
4. Assoc. Prof. Lubomir Makedonski, PhD. [Dok.] Penyelesaian penimbal. Universiti Perubatan Varna.
5. Chem Collective. Tutorial penimbal. Diperoleh pada 9 Mei 2018, dari: chemcollective.org
6. askIITians. (2018). Penyelesaian Buffer. Diperoleh pada 9 Mei 2018, dari: askiitians.com
7. Quimicas.net (2018). Contoh Kejutan Penyerap, Penampan atau Penampan. Diambil pada 9 Mei 2018, dari: quimicas.net