een buffer oplossing is een mengsel dat wordt gebruikt om te voorkomen dat de pH of pOH van het medium verandert wanneer sterke zuren of sterke basen worden toegevoegd.
Er zijn twee soorten bufferoplossingen:
1. Mengsel van zwak zuur met zijn geconjugeerde base;
2. Mengsel van een zwakke base met zijn geconjugeerde zuur.
Laten we eens kijken naar voorbeelden van elk en hoe ze werken wanneer een kleine hoeveelheid sterk zuur of base aan het medium wordt toegevoegd:
1. Mengsel van zwak zuur met zijn geconjugeerde base:
Om zo'n oplossing te vormen, wordt het zwakke zuur gemengd met een zout van hetzelfde anion als het zuur.
Beschouw bijvoorbeeld een bufferoplossing bestaande uit azijnzuur (H3CCOOH(hier)) en natriumacetaat (H3CCOONa(en)). Zie dat beide het acetaatanion hebben: (H3CCOO-(hier)). De concentratie van deze ionen is praktisch te wijten aan de dissociatie van het zout, dat groot is. De zure ionisatie is klein.
Let nu eens op wat er gebeurt in de volgende optelmogelijkheden:
- Toevoeging van een kleine hoeveelheid sterk zuur:
De toevoeging van een sterk zuur verhoogt de concentratie van het hydroniumion, H3O+1, en aangezien azijnzuur een zwak zuur is, heeft het acetaatanion een hoge affiniteit voor het proton (H+) hydronium. Op deze manier reageren ze en wordt er meer azijnzuur gevormd:
Hierdoor verandert de pH van het medium praktisch niet. Als er echter steeds meer sterk zuur wordt toegevoegd, zal de tijd komen dat alle acetaatanionen worden verbruikt en het bufferende effect stopt.
- Toevoeging van een kleine hoeveelheid sterke base:
De toevoeging van een sterke base verhoogt de concentratie van OH-ionen-. Maar deze ionen worden geneutraliseerd door de H-ionen3O+1 vrijkomt bij de ionisatie van azijnzuur:
Met deze reactie wordt de concentratie van H-ionen3O+1(hier) zal afnemen en er zal een verschuiving in het evenwicht zijn naar het verhogen van de zuurionisatie en daarom zal de pH-variatie van de oplossing erg klein zijn. De concentratie van H-ionen3O+1(hier) het zal praktisch constant zijn.
In dit geval is er ook een limiet cap capaciteit. Daarom, als we steeds meer base toevoegen, zal de balans van zure ionisatie meer en meer naar zijn ionisatie worden verschoven, totdat al het zuur is verbruikt.
2. Mengsel van een zwakke base met zijn geconjugeerde zuur:
Dit type bufferoplossing bestaat uit een zwakke base en een zoutoplossing die hetzelfde kation bevatten als de base.
Beschouw bijvoorbeeld een bufferoplossing gevormd door magnesiumhydroxide, MgOH2(aq) (zwakke base) en magnesiumchloride, MgCl2(en) (zout). Beide bevatten het kation magnesium (Mg2+(hier)). De magnesiumionen die in het medium aanwezig zijn, zijn vrijwel allemaal afgeleid van de dissociatie van het zout, omdat de dissociatie van de base zwak is:
- Toevoeging van een kleine hoeveelheid sterk zuur:
In dit geval zijn de H-ionen3O+1 afkomstig van de toevoeging van sterk zuur wordt geneutraliseerd door OH-ionen-, afkomstig van een zwakke base-dissociatie. Dit zal de basisdissociatiebalans naar rechts verschuiven.
De pH-variatie (indien aanwezig) zal dus erg klein zijn, omdat de concentratie van OH-ionen- blijft constant. Het bufferende effect houdt op wanneer de hele basis is gedissocieerd.
- Toevoeging van een kleine hoeveelheid sterke base:
De toegevoegde sterke base ondergaat dissociatie waarbij OH-ionen vrijkomen-. Aangezien magnesiumhydroxide een zwakke base is, zal het magnesium dat vrijkomt bij dissociatie uit het zout een grotere neiging hebben om te reageren met de OH-:
Daarom is de toename van OH-ionen- wordt gecompenseerd door de proportionele toename van Mg(OH)2(aq). De pH ondergaat dus geen grote veranderingen.
Dit effect stopt wanneer al het magnesiumkation is verbruikt.
Door Jennifer Fogaça
Afgestudeerd in scheikunde
Bron: Brazilië School - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/o-que-uma-solucao-tampao.htm
