Буферни разтвори: подготовка и използване

Буферните разтвори са разтвори, съдържащи буферни системи. Буферните системи са смеси, съдържащи определено количествено съотношение на слаби киселини и техните соли със силни основи или слаби основи и техните соли силни киселини. Такива разтвори имат стабилна концентрация на Н + йони, когато се разреждат с неутрален разтворител (вода) и прибавят определено количество силни киселини или основи към тях.

Буферните разтвори се намират във водите на световните океани, почвените разтвори и живите организми. Тези системи служат като регулатори, които поддържат активната реакция на средата на определена стойност, необходима за успешното протичане на метаболитните реакции. Буферните разтвори се класифицират като киселинни и основни. Пример за първата може да бъде ацетатна буферна система, а втората - амониева. Има естествени и изкуствени буферни разтвори. Естествен буферен разтвор е кръвта, съдържаща хидрокарбонат, фосфат, протеин, хемоглобин и киселинни буферни системи. Изкуствен буферен разтвор може да бъде ацетатен буфер, състоящ се от СНзСООН.

Характеристиките на вътрешния състав и механизъм на буферните системи ще бъдат разгледани на примера на ацетатна буферна система: ацетатна киселина / натриев ацетат. Във водната среда компонентите на буферната система преминават електролитна дисоциация.Натриев ацетат тъй като солта на слаба киселина и силна основа се дисоциират напълно в йони. Наличието на аниони в такава буферна смес зависи от концентрацията на солта в нея и от степента на нейната дисоциация. Концентрацията на Н + йони в буферната система е директно пропорционална на концентрацията на киселина в нея и е обратно пропорционална на съдържанието на киселинната сол в нея.

Така концентрацията на Н + йони в главния буфер е директно пропорционална на концентрацията на солта в него и обратно пропорционална на концентрацията на основата.

В лабораторната практика се използват буферни разтвори с известни стойности на рН. По този начин, получаването на буферни разтвори се провежда, като се използват разтвори на слаба киселина и нейната сол със силна база или слаба база и нейната сол със силна киселина. След това се променят количествените съотношения на компонентите, буферни разтвори с определена стойност на рН. Някои се интересуват от това как се прави решението.

Например, необходимо е да се приготви ацетатен буфер с няколко стойности на рН. Първоначално се приготвят 5М разтвори на ацетат и натриев ацетат. За да приготвите първия разтвор, вземете 50 ml от всеки от компонентите. Водени от формулата, се определя концентрацията на Н + йони в получения разтвор.

За следващия буферен разтвор вземете 80 ml от киселинния разтвор и 20 ml от разтвора на солта, получен по-рано. Съществуват редица предписания за различни буферни разтвори, използвани в химическия анализ и лабораторната практика.

За буферни разтвори някои свойства са характерни. Те включват, преди всичко, буфериране - способността да се поддържа постоянна концентрация на Н + йони при добавяне на определено количество силна киселина или силна основа към буферния разтвор. Например, ако към ацетатния буфер е добавено малко количество хлоридна киселина, рН няма да се премести в киселинната страна, тъй като хлоридната киселина ще реагира с обменната сол със слабо киселинна сол. В резултат на реакцията силна киселина, способна да измести рН до киселинната страна, се замества от слаба киселина и неутрална сол. Степен на дисоциация разтвор на слаб електролит с увеличаване на неговата концентрация намалява, има тенденция към нула и не се променя рН.