PUSKURILIUOKSET: OMINAISUUDET, VALMISTUS, ESIMERKIT - KEMIA - 2025

Puskuriliuokset tai puskureita ovat ne, jotka voivat pienentää pH: n muutoksia, koska ionien H ₃ O ⁺ ja OH ^-. Näiden puuttuessa joillekin järjestelmille (kuten fysiologisille) vahingoitetaan, koska niiden komponentit ovat erittäin herkkiä pH: n äkillisille muutoksille.

Samoin kuin autojen iskunvaimentimet vähentävät niiden liikkumisen aiheuttamaa vaikutusta, puskurit tekevät samoin, mutta liuoksen happamuudella tai emäksisyydellä. Lisäksi puskurit muodostavat tietyn pH-alueen, jonka sisällä ne ovat tehokkaita.

Muutoin H ₃ O ⁺ -ionit hapottavat liuosta (pH laskee arvoihin alle 6), mikä johtaa mahdollisiin muutoksiin reaktion suorituksessa. Sama esimerkki voidaan soveltaa emäksisiin pH-arvoihin, ts. Yli 7.

ominaisuudet

Sävellys

Ne koostuvat olennaisesti haposta (HA) tai heikosta emäksestä (B) ja niiden konjugoidun emäksen tai hapon suoloista. Seurauksena on kahta tyyppiä: happopuskuri- ja alkalipuskurit.

Happopuskurit vastaavat HA / A ^- pari, jossa A ^- on konjugoitu emäs heikon hapon HA ja on vuorovaikutuksessa ionien - kuten Na ⁺ -, jolloin muodostuu natriumsuolat. Tällä tavalla pari pysyy HA / NaA: na, vaikka ne voivat olla myös kalium- tai kalsiumsuoloja.

Johdettu heikosta haposta HA, se puskuroi happamia pH-alueita (alle 7) seuraavan yhtälön mukaisesti:

HA + OH ^- => ^- + H ₂ O

Koska se on heikko happo, sen konjugaattiemäs hydrolysoituu osittain kulutetun HA: n regeneroimiseksi:

^- + H ₂ O <=> HA + OH ^-

Toisaalta, emäksiset puskurit koostuvat B / HB ⁺ -parista, jossa HB ⁺ on heikon emäksen konjugoitu happo. Yleensä HB ⁺ muodostaa suoloja kloridi-ionien kanssa, jättäen parin B / HBCl: ksi. Nämä puskurit puskurin emäksiset pH-alueet (yli 7):

B + H ₃ O ⁺ => HB ⁺ + H ₂ O

Ja jälleen, HB ⁺ voidaan hydrolysoida osittain kuluneen B: n regeneroimiseksi:

HB ⁺ + H ₂ O <=> B + H ₃ O ⁺

Ne neutraloivat sekä hapot että emäkset

Vaikka happamat puskurit puskuroivat happaman pH: n ja emäksisen puskurin pH: n emäksisenä, molemmat voivat reagoida H ₃ O ⁺ ja OH ^- ionien kanssa näiden kemiallisten yhtälösarjojen kautta:

^- + H ₃ O ⁺ => HA + H ₂ O

HB ⁺ + OH ^- => B + H ₂ O

Näin ollen, siinä tapauksessa, että HA / A ^- pari, HA reagoi OH ^- ionien, ja A ^- -its konjugoitu pohja- reagoi H ₃ O ⁺. Kuten B / HB ⁺ pari, B reagoi H ₃ O ⁺ ioneja, kun taas HB ⁺ - sen konjugoidun happo - kanssa OH ^-.

Tämä antaa molemmille puskureille mahdollisuuden neutraloida sekä happamat että emäksiset lajit. Tulos edellä verrattuna, esimerkiksi jatkuvalla lisäämisellä moolia OH ^-, on väheneminen vaihtelu pH (ΔpH):

Kuva Edellä esitetty osoittaa pH: n puskuri, vahvan emäksen (OH ^- luovuttaja).

Alun perin pH on hapan HA: n läsnäolosta johtuen. Kun vahva emäs lisätään, muodostuvat A: n ensimmäiset moolit ^- ja puskuri alkaa vaikuttaa.

Käyrällä on kuitenkin alue, jolla kaltevuus on vähemmän jyrkkä; ts. missä vaimennus on tehokkaampaa (sinertävä ruutu).

tehokkuus

Vaimennustehokkuuden käsitettä voidaan ymmärtää monella tavalla. Yksi näistä on määrittää käyrän pH: n toinen johdannainen suhteessa emäksen tilavuuteen ratkaisemalla V: lle minimiarvo, joka on Veq / 2.

Veq on tilavuus vastaavuuspisteessä; Tämä on emäksen määrä, joka tarvitaan kaiken hapon neutraloimiseksi.

Toinen tapa ymmärtää se on kuuluisan Henderson-Hasselbalch-yhtälön avulla:

pH = pKa + log (/)

Tässä B tarkoittaa emästä A hapon, ja pKa on pienin logaritmi hapon vakiona. Tämä yhtälö koskee sekä happamia lajeja HA että konjugoitua happoa HB ⁺.

Jos se on hyvin suuri suhteessa, log () ottaa hyvin negatiivinen arvo, joka vähennetään pKa. Jos toisaalta, se on hyvin pieni suhteessa, arvosta log () kestää hyvin positiivinen arvo, joka lisätään pKa. Kuitenkin, kun =, log () on 0 ja pH = pKa.

Mitä kaikki yllä oleva tarkoittaa? Että ΔpH on suurempi ääripäissä harkita yhtälö, kun se on vähimmäismäärä, pH yhtä pK; ja pKa on ominaisia kullekin happoa, tämä arvo määrittää alue pKa ± 1.

Tämän alueen pH-arvot ovat ne, joilla puskuri on tehokkain.

Valmistautuminen

Puskuriliuoksen valmistamiseksi on pidettävä mielessä seuraavat vaiheet:

- Tunne vaadittu pH ja siksi se, jonka haluat pitää mahdollisimman vakiona reaktion tai prosessin aikana.

- Tietäen pH, yksi etsii kaikkien heikkoja happoja, joiden pKa on lähempänä tätä arvoa.

- Kun HA-lajit on valittu ja puskurin konsentraatio laskettu (riippuen siitä, kuinka paljon emästä tai happoa on neutraloitava), tarvittava määrä sen natriumsuolaa punnitaan.

esimerkit

Etikka- hapon pKa 4,75, CH ₃ COOH; Näin ollen seos, jossa on mitattu määrä tätä happoa ja natrium- asetaatti, CH ₃ COONa, muodostavat puskurin, joka tehokkaasti puskureita pH-alueella (3,75-5,75).

Muita esimerkkejä monoproottisten hapoista ovat bentsoehappo (C ₆ H ₅ COOH) ja muurahaishapon (HCOOH) hapot. Kunkin näistä arvoista pK ovat 4,18 ja 3,68; sen vuoksi sen pH-alueet, joilla puskurointi on korkeinta, ovat (3,18 - 5,18) ja (2,68 - 4,68).

Lisäksi polyprotic hapot, kuten fosforihappo (H ₃ PO ₄) ja hiili (H ₂ CO ₃) on monia pK-arvot _on protonin voidaan vapauttaa. Näin ollen, H- ₃ PO ₄ on kolme pKa (2,12, 7,21 ja 12,67) ja H ₂ CO ₃ on kaksi (6,352 ja 10,329).

Jos haluat säilyttää pH-arvoon 3: ssa liuoksessa, voidaan valita puskurit HCOONa / HCOOH (pKa = 3,68) ja NaH ₂ PO ₄ / H ₃ PO ₄ (pKa = 2,12).

Ensimmäinen puskuri, muurahaishapon puskuri, on lähempänä pH: ta 3 kuin fosforihappopuskuri; Näin ollen, HCOONa / HCOOH puskureita parempi pH: ssa 3 kuin NaH ₂ PO ₄ / H ₃ PO ₄.

Viitteet

1. Day, R., ja Underwood, A. Kvantitatiivinen analyyttinen kemia (5. painos). PEARSON Prentice Hall, s. 188–194.
2. Avsar Aras. (20. huhtikuuta 2013). Mini-iskut. Haettu 9. toukokuuta 2018, osoitteesta: commons.wikimedia.org
3. Wikipedia. (2018). Puskuriliuos. Haettu 9. toukokuuta 2018, osoitteesta: en.wikipedia.org
4. Assoc. Prof. Lubomir Makedonski, PhD.. Puskuriliuokset. Varnan lääketieteellinen yliopisto.
5. Chem Collective. Puskuriohjeet. Haettu 9. toukokuuta 2018, osoitteesta: chemcollective.org
6. askIITians. (2018). Puskuriliuos. Haettu 9. toukokuuta 2018, osoitteesta: askiitians.com
7. Quimicas.net (2018). Esimerkkejä puskurista, puskurista tai puskuriliuoksista. Haettu 9. toukokuuta 2018, osoitteesta: quimicas.net