Kas ir buferšķīdums? Buferšķīduma izmantošana

Viens buferšķīdums tas ir maisījums, ko izmanto, lai novērstu barotnes pH vai pOH izmaiņas, pievienojot stipras skābes vai stipras bāzes.

Ir divu veidu buferšķīdumi:

1. Vājas skābes maisījums ar konjugāta bāzi;

2. Vājas bāzes maisījums ar tā konjugāta skābi.

Apskatīsim katra piemēru un to darbību, ja barotnei pievieno nelielu daudzumu stipras skābes vai bāzes:

1. Vājas skābes maisījums ar konjugāta bāzi:

Lai izveidotu šādu šķīdumu, vāja skābe tiek sajaukta ar tāda paša anjona sāli kā skābe.

Piemēram, ņemiet vērā buferšķīdumu, kas sastāv no etiķskābes (H₃COCOOH_(šeit)) un nātrija acetāts (H₃KOKONA_s)). Skatiet, ka abiem ir acetāta anjons: (H₃COCOO^-_(šeit)). Šo jonu koncentrācija praktiski ir saistīta ar sāls disociāciju, kas ir liela. Skābes jonizācija ir maza.

Tagad pamaniet, kas notiek, izmantojot šādas papildināšanas iespējas:

• Neliela daudzuma stiprās skābes pievienošana:

Spēcīgas skābes pievienošana palielina hidronija jonu H koncentrāciju₃O⁺¹un, tā kā etiķskābe ir vāja skābe, acetāta anjonam ir augsta afinitāte pret protonu (H⁺) hidronijs. Tādā veidā viņi reaģē un veidojas vairāk etiķskābes:

Tā rezultātā barotnes pH praktiski nemainās. Tomēr, ja pievienos arvien vairāk stiprās skābes, pienāks laiks, kad tiks patērēts viss acetāta anjons un bufera efekts beigsies.

• Neliela stiprās bāzes daudzuma pievienošana:

Spēcīgas bāzes pievienošana palielina OH jonu koncentrāciju^-. Bet šos jonus neitralizē H joni₃O⁺¹ izdalās etiķskābes jonizācijā:

Ar šo reakciju H jonu koncentrācija₃O⁺¹_(šeit) samazināsies un līdzsvara pārmaiņas notiks skābes jonizācijas palielināšanas virzienā, tāpēc šķīduma pH izmaiņas būs ļoti mazas. H jonu koncentrācija₃O⁺¹_(šeit) tas būs praktiski nemainīgs.

Šajā gadījumā ir arī bufera ierobežotā jauda. Tāpēc, ja mēs pievienojam arvien vairāk bāzes, skābes jonizācijas bilance arvien vairāk un vairāk tiks novirzīta tās jonizācijas virzienā, līdz visa skābe tiks iztērēta.

2. Vājas bāzes maisījums ar konjugāta skābi:

Šāda veida buferšķīdums sastāv no vājas bāzes un sāls šķīduma, kas satur to pašu katjonu kā bāze.

Piemēram, ņemiet vērā buferšķīdumu, ko veido magnija hidroksīds, MgOH_{2 (aq)} (vāja bāze) un magnija hlorīds, MgCl_{2 (s)} (sāls). Abi satur magnija katjonu (Mg²⁺_(šeit)). Vidē esošie magnija joni praktiski tiek iegūti no sāls disociācijas, jo bāzes disociācija ir vāja:

• Neliela daudzuma stiprās skābes pievienošana:

Šajā gadījumā H joni₃O⁺¹ pievienojot stipru skābi, neitralizēs OH joni^-, kas nāk no vājas bāzes disociācijas. Tas pārvietos bāzes disociācijas līdzsvaru uz labo pusi.

Tādējādi pH svārstības (ja tādas ir) būs ļoti mazas, jo OH jonu koncentrācija^- paliek nemainīgs. Buferizācijas efekts izbeigs, kad visa bāze būs disociēta.

• Neliela stiprās bāzes daudzuma pievienošana:

Pievienotā spēcīgā bāze tiek disociēta, atbrīvojot OH jonus^-. Tā kā magnija hidroksīds ir vāja bāze, magnijam, kas izdalās, disociējoties no sāls, būs lielāka tendence reaģēt ar OH^-:

Tāpēc OH jonu palielināšanās^- kompensē proporcionālais Mg (OH) pieaugums_{2 (aq)}. Rezultātā pH līmenis būtiski nemainās.

Šis efekts beidzas, kad ir iztērēti visi magnija katijoni.

Autore Jennifer Fogaça
Beidzis ķīmiju

Avots: Brazīlijas skola - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/o-que-uma-solucao-tampao.htm