Mi az a puffer megoldás? Pufferoldat használata

Egy pufferelési megoldás ez egy keverék, amely megakadályozza a tápközeg pH-jának vagy pOH-jának változását erős savak vagy erős bázisok hozzáadásakor.

Kétféle pufferoldat létezik:

1. Gyenge sav és konjugátum bázisának keveréke;

2. Gyenge bázis keveréke a konjugált savval.

Nézzünk meg példákat mindegyikre és azok működésére, amikor kis mennyiségű erős savat vagy bázist adunk a táptalajhoz:

1. A gyenge sav és a konjugált bázis keveréke:

Ilyen oldat kialakításához a gyenge savat összekeverjük a savval azonos anion sójával.

Vegyünk például egy ecetsavból (H₃CCOOH_(itt)) és nátrium-acetát (H₃CCOONa_s). Lásd, hogy mindkettőnek van acetát-anionja: (H₃CCOO^-_(itt)). Ezen ionok koncentrációja gyakorlatilag a só disszociációjának köszönhető, amely nagy. A savionizáció kicsi.

Most vegye észre, mi történik a következő kiegészítési lehetőségekben:

• Kis mennyiségű erős sav hozzáadása:

Erős sav hozzáadása növeli a hidroniumion, H koncentrációját₃O⁺¹és mivel az ecetsav gyenge sav, az acetátanionnak nagy affinitása van a protonhoz (H⁺) hidronium. Ily módon reagálnak és több ecetsav képződik:

Ennek eredményeként a közeg pH-ja gyakorlatilag nem változik. Ha azonban egyre több erős savat adunk hozzá, akkor eljön az idő, amikor az összes acetátanion elfogy, és a puffer hatás megszűnik.

• Kis mennyiségű erős bázis hozzáadása:

Erős bázis hozzáadása növeli az OH-ionok koncentrációját^-. De ezeket az ionokat a H ionok semlegesítik₃O⁺¹ felszabadul az ecetsav ionizációja során:

Ezzel a reakcióval a H-ionok koncentrációja₃O⁺¹_(itt) csökken, és az egyensúly elmozdulása következik be a savas ionizáció növelése szempontjából, ezért az oldat pH-változása nagyon kicsi lesz. A H-ionok koncentrációja₃O⁺¹_(itt) gyakorlatilag állandó lesz.

Ebben az esetben a puffer korlátozott kapacitással is rendelkezik. Ezért ha egyre több bázist adunk hozzá, akkor a savionizáció egyensúlya egyre inkább az ionizációja felé tolódik el, amíg az összes sav el nem fogy.

2. Gyenge bázis keveréke a konjugált savval:

Ez a fajta pufferoldat gyenge bázisból és sóoldatból áll, amelyek ugyanazt a kationt tartalmazzák, mint a bázis.

Vegyünk például egy magnézium-hidroxid, MgOH által képzett pufferoldatot_{2 (aq)} (gyenge bázis) és magnézium-klorid, MgCl_{2 (s)} (só). Mindkettő magnézium-kationt tartalmaz (Mg²⁺_(itt)). A közegben jelen lévő magnéziumionok gyakorlatilag mind a só disszociációjából származnak, mivel a bázis disszociációja gyenge:

• Kis mennyiségű erős sav hozzáadása:

Ebben az esetben a H-ionok₃O⁺¹ az erős sav hozzáadásából származó OH-ionok semlegesítik^-, gyenge bázis disszociációból származik. Ez az alap disszociációs egyensúlyt jobbra tolja.

Így a pH-változás (ha van ilyen) nagyon kicsi lesz, mert az OH-ionok koncentrációja^- állandó marad. A puffer hatás megszűnik, ha a teljes bázis disszociálódik.

• Kis mennyiségű erős bázis hozzáadása:

A hozzáadott erős bázis disszociáción megy keresztül, felszabadítva az OH-ionokat^-. Mivel a magnézium-hidroxid gyenge bázis, a sótól disszociálódva felszabaduló magnézium nagyobb hajlamú reagálni az OH-val^-:

Ezért az OH-ionok növekedése^- ellensúlyozza az Mg (OH) arányos növekedése_{2 (aq)}. Ennek eredményeként a pH nem megy át jelentős változásokon.

Ez a hatás akkor ér véget, amikor az összes magnézium-kation elfogyott.

Írta: Jennifer Fogaça
Kémia szakon végzett

Forrás: Brazil iskola - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/o-que-uma-solucao-tampao.htm