Один буферний розчин це суміш, яка використовується для запобігання зміни рН або pOH середовища при додаванні сильних кислот або сильних основ.
Існує два типи буферного розчину:
1. Суміш слабкої кислоти з кон'югованою основою;
2. Суміш слабкої основи з сполученою кислотою.
Давайте розглянемо приклади кожного з них і того, як вони працюють, коли до середовища додають невелику кількість сильної кислоти або основи:
1. Суміш слабкої кислоти з кон'югованою основою:
Для утворення такого розчину слабку кислоту змішують із сіллю того ж аніону, що і кислота.
Наприклад, розглянемо буферний розчин, що складається з оцтової кислоти (H3CCOOH(тут)) і ацетат натрію (H3КОКОНА(s)). Переконайтеся, що обидва мають ацетатний аніон: (H3CCOO-(тут)). Концентрація цих іонів практично обумовлена дисоціацією солі, яка є великою. Іонізація кислоти невелика.
Тепер зверніть увагу, що відбувається в наступних можливостях додавання:
- Додавання невеликої кількості сильної кислоти:
Додавання сильної кислоти збільшує концентрацію іона гідронію, H
3О+1, а оскільки оцтова кислота є слабкою кислотою, ацетатний аніон має високу спорідненість до протону (H+) гідроній. Таким чином вони реагують і утворюється більше оцтової кислоти:
В результаті рН середовища практично не змінюється. Однак якщо додати все більше і більше сильної кислоти, настане час, коли весь ацетатний аніон буде витрачено, а буферний ефект припиниться.
- Додавання невеликої кількості міцної основи:
Додавання сильної основи збільшує концентрацію іонів ОН-. Але ці іони нейтралізуються іонами Н3О+1 виділяється при іонізації оцтової кислоти:
При цій реакції концентрація іонів Н3О+1(тут) зменшиться, і відбудеться зсув рівноваги у бік збільшення кислотної іонізації, а отже, зміна рН розчину буде дуже малою. Концентрація іонів Н3О+1(тут) вона буде практично постійною.
У цьому випадку існує також обмежена ємність буфера. Отже, якщо ми додаємо все більше і більше основи, баланс кислотної іонізації буде все більше зміщуватися в бік її іонізації, поки не буде витрачена вся кислота.
2. Суміш слабкої основи з сполученою кислотою:
Цей тип буферного розчину складається із слабкої основи та сольового розчину, які містять той самий катіон, що і основа.
Наприклад, розглянемо буферний розчин, утворений гідроксидом магнію, MgOH2 (вод.) (слабка основа) і хлорид магнію, MgCl2 (s) (сіль). Обидва містять катіон магнію (Mg2+(тут)). Іони магнію, присутні в середовищі, практично всі походять від дисоціації солі, оскільки дисоціація основи слабка:
- Додавання невеликої кількості сильної кислоти:
У цьому випадку іони Н3О+1 при додаванні сильної кислоти нейтралізується іонами ОН-, що походить від слабкої дисоціації основ. Це змістить базовий баланс дисоціації вправо.
Таким чином, коливання рН (якщо такі є) буде дуже малим, оскільки концентрація іонів ОН- залишається постійним. Буферний ефект припиниться, коли вся основа роз'єднана.
- Додавання невеликої кількості міцної основи:
Додана сильна основа зазнає дисоціації, виділяючи іони ОН-. Оскільки гідроксид магнію є слабкою основою, магній, що виділяється при дисоціації з сіллю, матиме більшу тенденцію до реакції з ОН-:
Отже, збільшення іонів ОН- компенсується пропорційним збільшенням Mg (OH)2 (вод.). Як результат, рН не зазнає значних змін.
Цей ефект закінчується, коли споживається весь катіон магнію.
Дженніфер Фогача
Закінчив хімію
Джерело: Бразильська школа - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/o-que-uma-solucao-tampao.htm
