Один буферний розчин являє собою суміш, що використовується для запобігання зміни рН або рОН 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 сенсі збільшення іонізації кислоти, а отже, зміна рН розчину буде дуже невеликою. Концентрація іонів Н3О+1(тут) вона буде практично постійною.
Не зупиняйтесь зараз... Після реклами є ще щось;)
У цьому випадку існує також обмежена ємність. 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'єднається.
- 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 весь катіон магнію буде витрачений.
Дженніфер Фогача
Закінчив хімію
Хотіли б ви посилатися на цей текст у школі чи академічній роботі? Подивіться:
FOGAÇA, Дженніфер Роша Варгас. "Що таке буферний розчин?"; Бразильська школа. Доступно: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/o-que-uma-solucao-tampao.htm. Доступ 28 червня 2021 року.
Хімія
Перевірте свої знання та дізнайтеся більше за допомогою цього списку розв’язаних вправ на хімічні баланси. Завдяки цьому матеріалу ви зможете краще зрозуміти, як працювати константи рівноваги (Kp, Kc та Ki), зсув рівноваги, рН та pOH, а також рівновагу в так званих буферних розчинах.
Рішення, тверде рішення. Рідкий розчин, газоподібний розчин, розчини, утворені газом і рідиною, розчини, утворені рідинами.
