Bộ đệm Đặc điểm, Chuẩn bị và Ví dụ

các giải pháp đệm hoặc bộ đệm là những chất có thể làm giảm sự thay đổi pH do các ion H₃Ôi⁺ và OH^-. Khi không có những thứ này, một số hệ thống (như sinh lý) bị suy yếu, vì các thành phần của chúng rất nhạy cảm với những thay đổi đột ngột về pH.

Giống như bộ giảm xóc trong xe hơi làm giảm tác động do chuyển động của chúng, bộ đệm cũng làm tương tự nhưng với tính axit hoặc tính cơ bản của dung dịch. Hơn nữa, các giải pháp đệm thiết lập một phạm vi pH cụ thể trong đó chúng có hiệu quả.

Mặt khác, các ion H₃Ôi⁺ axit hóa dung dịch (pH giảm xuống các giá trị dưới 6), dẫn đến sự thay đổi có thể xảy ra trong hiệu suất của phản ứng. Ví dụ tương tự có thể áp dụng cho các giá trị pH cơ bản, nghĩa là lớn hơn 7.

Chỉ số

• 1 Đặc điểm
  • 1.1 Thành phần
  • 1.2 Trung hòa cả axit và bazơ
  • 1.3 Hiệu quả
• Chuẩn bị 2
• 3 ví dụ
• 4 tài liệu tham khảo

Tính năng

Thành phần

Về bản chất, chúng bao gồm một axit (HA) hoặc một bazơ yếu (B) và các muối của bazơ hoặc liên hợp axit của nó. Do đó, có hai loại: đệm axit và đệm kiềm.

Bộ đệm axit tương ứng với cặp HA / A^-, nơi A^- là bazơ liên hợp của HA axit yếu và tương tác với các ion -such như Na⁺- để tạo thành muối natri. Theo cách này, cặp đôi vẫn là HA / NaA, mặc dù nó cũng có thể là muối kali hoặc canxi.

Khi xuất phát từ HA axit yếu, nó làm giảm độ pH của axit (dưới 7) theo phương trình sau:

HA + OH^- => A^- + H₂Ôi

Tuy nhiên, là một axit yếu, bazơ liên hợp của nó bị thủy phân một phần để tái tạo một phần HA đã tiêu thụ:

Một^- + H₂Ôi <=> HA + OH^-

Mặt khác, bộ đệm kiềm bao gồm cặp B / HB⁺, nơi HB⁺ là axit liên hợp của bazơ yếu. Nói chung, HB⁺ tạo thành muối với các ion clorua, để lại cặp là B / HBCl. Những bộ đệm đệm phạm vi pH cơ bản (lớn hơn 7):

B + H₃Ôi⁺ => HB⁺ + H₂Ôi

Và, một lần nữa, HB⁺ có thể thủy phân một phần để tái sinh một phần B tiêu thụ:

HB⁺ + H₂Ôi <=> B + H₃Ôi⁺

Trung hòa cả axit và bazơ

Trong khi chất đệm axit đệm axit pH và chất đệm pH kiềm, cả hai đều có thể phản ứng với các ion H₃Ôi⁺ và OH^- thông qua các loạt phương trình hóa học:

Một^- + H₃Ôi⁺ => HA + H₂Ôi

HB⁺ + OH^- => B + H₂Ôi

Theo cách này, trong trường hợp của cặp HA / A^-, HA phản ứng với các ion OH^-, trong khi A^- -cơ sở liên hợp của nó - phản ứng với H₃Ôi⁺. Đối với cặp B / HB⁺, B phản ứng với các ion H₃Ôi⁺, trong khi HB⁺ -axit liên hợp của nó - với OH^-.

Điều này cho phép cả hai giải pháp đệm để trung hòa cả các loài axit và cơ bản. Ví dụ, kết quả của việc so sánh với các nốt ruồi OH ở trên^-, là sự giảm độ biến thiên pH (pH):

Hình trên cho thấy bộ đệm của pH so với bazơ mạnh (nhà tài trợ OH)^-).

Ban đầu độ pH là axit do sự hiện diện của HA. Khi cơ sở mạnh được thêm vào, các nốt ruồi đầu tiên của A được hình thành^- và bộ đệm bắt đầu có hiệu lực.

Tuy nhiên, có một khu vực của đường cong nơi độ dốc ít dốc hơn; đó là, nơi giảm xóc hiệu quả hơn (khung màu xanh).

Hiệu quả

Có một số cách để hiểu khái niệm về hiệu quả đệm. Một trong số đó là xác định đạo hàm thứ hai của đường cong pH so với thể tích cơ sở, xóa V cho giá trị tối thiểu, đó là Veq / 2.

Veq là khối lượng tại điểm tương đương; đây là khối lượng cơ bản cần thiết để trung hòa tất cả các axit.

Một cách khác để hiểu nó là thông qua phương trình Henderson-Hasselbalch nổi tiếng:

pH = pK_một + nhật ký ([B] / [A])

Ở đây B biểu thị bazơ, A axit và pK_một nó là logarit thấp nhất của hằng số axit. Phương trình này áp dụng cho cả hai loại axit HA và axit HB liên hợp⁺.

Nếu [A] rất lớn so với [B], thì log () có giá trị rất âm, được trừ khỏi pK_một. Nếu ngược lại [A] rất nhỏ so với [B], giá trị của log () có giá trị rất dương, làm tăng thêm pK_một. Tuy nhiên, khi [A] = [B], log () bằng 0 và pH = pK_một.

Tất cả những điều trên có nghĩa là gì? ΔpH sẽ lớn hơn trong các cực trị được xem xét cho phương trình, trong khi nó sẽ nhỏ hơn với độ pH bằng pK_một; và như là pK_một là đặc trưng của từng axit, giá trị này xác định phạm vi pK_một± 1.

Các giá trị pH trong phạm vi này là những giá trị trong đó bộ đệm hiệu quả hơn.

Chuẩn bị

Để chuẩn bị một giải pháp đệm, cần lưu ý các bước sau:

- Biết độ pH cần thiết và do đó, độ pH bạn muốn giữ không đổi nhất có thể trong quá trình phản ứng hoặc quá trình.

- Biết độ pH, chúng tôi tìm kiếm tất cả các axit yếu, những người có pK_một gần hơn với giá trị này.

- Khi các loài HA đã được chọn và nồng độ của bộ đệm được tính toán (tùy thuộc vào lượng bazơ hoặc axit cần thiết để trung hòa), lượng muối natri cần thiết được cân.

Ví dụ

Axit axetic có pK_một của 4,75, CH₃COOH; Do đó, hỗn hợp một số lượng nhất định của axit này và natri axetat, CH₃COONa, tạo thành một bộ đệm hấp thụ hiệu quả trong phạm vi pH (3,75-5,75).

Các ví dụ khác về axit đơn cực là axit benzoic (C₆H₅COOH) và formic (HCOOH). Đối với mỗi giá trị pK của nó_một chúng là 4,18 và 3,68; do đó, phạm vi pH của bộ đệm cao hơn của chúng là (3.18-5,18) và (2,68-4,68).

Mặt khác, các axit polyprotic như phosphoric (H₃PO₄) và carbonic (H₂CO₃) có rất nhiều giá trị pK_một như các proton có thể giải phóng. Vì vậy, H₃PO₄ Nó có ba pK_một (2.12, 7.21 và 12.67) và H₂CO₃ có hai (6.352 và 10.329).

Nếu bạn muốn duy trì độ pH là 3 trong dung dịch, bạn có thể chọn giữa bộ đệm HCOONa / HCOOH (pK_một= 3,68) và NaH₂PO₄/ H₃PO₄ (pK_một= 2,12).

Bộ đệm đầu tiên, của axit formic, gần với pH 3 hơn so với dung dịch đệm axit photphoric; do đó, HCOONa / HCOOH làm ẩm tốt hơn ở pH 3 so với NaH₂PO₄/ H₃PO₄.

Tài liệu tham khảo

1. Ngày, R., & Underwood, A. Hóa học phân tích định lượng (tái bản lần thứ năm). Hội trường Prentice PEAR, trang 188-194.
2. Avsar Aras. (Ngày 20 tháng 4 năm 2013). Cú sốc nhỏ Truy cập ngày 9 tháng 5 năm 2018, từ: commons.wikidia.org
3. Wikipedia. (2018). Giải pháp đệm. Truy cập ngày 9 tháng 5 năm 2018, từ: en.wikipedia.org
4. PGS. Giáo sư Lubomir Makedonski, TS. [Bác sĩ.] Giải pháp đệm. Đại học Y khoa Varna.
5. Tập thể hóa học. Hướng dẫn đệm. Truy cập ngày 9 tháng 5 năm 2018, từ: chemcollective.org
6. người hỏi (2018). Giải pháp đệm. Truy cập ngày 9 tháng 5 năm 2018, từ: askiitians.com
7. Quimicas.net (2018). Ví dụ về các giải pháp giảm xóc, đệm hoặc đệm. Truy cập ngày 9 tháng 5 năm 2018, từ: quimicas.net