Mis on puhverlahus? Puhverlahuse kasutamine

Üks puhverlahus on segu, mida kasutatakse keskkonna pH või pOH muutumise vältimiseks tugevate hapete või tugevate aluste lisamisel.

Puhverlahuseid on kahte tüüpi:

1. Nõrga happe segu oma konjugaatalusega;

2. Nõrga aluse segu oma konjugaathappega.

Vaatame igaühe näiteid ja nende toimimist, kui söötmele lisatakse väike kogus tugevat hapet või alust:

1. Nõrga happe ja selle konjugaadi alus:

Sellise lahuse moodustamiseks segatakse nõrk hape happega sama aniooni soolaga.

Vaatleme näiteks puhverlahust, mis koosneb äädikhappest (H₃COCOOH_(siin)) ja naatriumatsetaat (H₃CCOONa_s)). Vaadake, et mõlemal on atsetaatioonioon: (H₃CCOO^-_(siin)). Nende ioonide kontsentratsioon on praktiliselt tingitud soola dissotsiatsioonist, mis on suur. Happeionisatsioon on väike.

Pange nüüd tähele, mis juhtub järgmiste lisavõimaluste korral:

• Väikese koguse tugeva happe lisamine:

Tugeva happe lisamine suurendab hüdrooniumiooni H kontsentratsiooni₃O⁺¹ja kuna äädikhape on nõrk hape, on atsetaatanioonil suur afiinsus prootoni (H⁺) hüdroonium. Sel viisil reageerivad nad ja moodustub rohkem äädikhapet:

Selle tulemusel ei muutu sööde pH praktiliselt. Kui aga lisada veel ja veel tugevat hapet, saabub aeg, mil kogu atsetaatanioon kulub ja puhverdav mõju lakkab.

• Väikese koguse tugeva aluse lisamine:

Tugeva aluse lisamine suurendab OH-ioonide kontsentratsiooni^-. Kuid need ioonid neutraliseeritakse H-ioonide poolt₃O⁺¹ vabanevad äädikhappe ioniseerimisel:

Selle reaktsiooniga saavutatakse H-ioonide kontsentratsioon₃O⁺¹_(siin) väheneb ja tasakaal nihkub happe ionisatsiooni suurendamise suunas ning seetõttu on lahuse pH variatsioon väga väike. H ioonide kontsentratsioon₃O⁺¹_(siin) see on praktiliselt konstantne.

Sellisel juhul on ka ülempiiri maht. Seega, kui lisame üha rohkem alust, nihutatakse happe ionisatsiooni tasakaal üha enam selle ioniseerimise suunas, kuni kogu hape on ära kasutatud.

2. Nõrga aluse ja selle konjugaathappe segu:

Seda tüüpi puhverlahus koosneb nõrgast alusest ja soolalahusest, mis sisaldavad alusega sama katiooni.

Vaatleme näiteks puhverlahust, mis on moodustatud magneesiumhüdroksiidist, MgOH_{2 (aq)} (nõrk alus) ja magneesiumkloriid, MgCl_{2 (s)} (sool). Mõlemad sisaldavad katioonmagneesiumi (Mg²⁺_(siin)). Söötmes esinevad magneesiumioonid on praktiliselt kõik saadud soola dissotsiatsioonist, kuna aluse dissotsiatsioon on nõrk:

• Väikese koguse tugeva happe lisamine:

Sel juhul H-ioonid₃O⁺¹ tugeva happe lisamisel neutraliseeritakse OH ioonide poolt^-, mis pärineb nõrgast aluse dissotsiatsioonist. See nihutab dissotsiatsiooni põhitasakaalu paremale.

Seega on pH variatsioon (kui seda on) väga väike, kuna OH ioonide kontsentratsioon^- jääb konstantseks. Puhverdamisefekt lakkab, kui kogu alus on eraldatud.

• Väikese koguse tugeva aluse lisamine:

Lisatud tugev alus läbib dissotsiatsiooni, vabastades OH-ioone^-. Kuna magneesiumhüdroksiid on nõrk alus, on soolast eraldumisel magneesiumil suurem kalduvus reageerida OH-ga^-:

Seega OH-ioonide suurenemine^- kompenseeritakse Mg (OH) proportsionaalse suurenemisega_{2 (aq)}. Seega ei toimu pH-s suuri muutusi.

See efekt lõpeb, kui kogu magneesiumikatioon on ära kasutatud.

Autor Jennifer Fogaça
Lõpetanud keemia

Allikas: Brasiilia kool - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/o-que-uma-solucao-tampao.htm