버퍼 솔루션 특성, 준비 및 예

그 완충 용액 또는 완충액은 H 이온으로 인한 pH 변화를 감소시킬 수있는 완충제이다₃O⁺ 및 OH^-. 이들이 없다면, 일부 시스템 (생리 학적)은 손상을 입는다. 왜냐하면 이들의 성분은 pH의 급격한 변화에 매우 민감하기 때문이다.

자동차의 충격 흡수 장치가 운동으로 인한 충격을 줄이는 것처럼 완충 장치도 용액의 산성도 또는 염기도와 동일합니다. 또한, 완충 용액은 특정 pH 범위를 확립하며, 이들 pH 범위는 효율적이다.

그렇지 않으면, H 이온₃O⁺ 용액을 산성화하면 (pH가 6 이하로 떨어짐) 결과적으로 반응 성능이 변경 될 수 있습니다. 동일한 예가 예 7보다도 염기성 pH 값에 적용될 수있다.

색인

• 1 특성
  • 1.1 구성
  • 1.2 산과 염기 모두 중성화시킨다.
  • 1.3 효율성
• 2 준비
• 3 예
• 4 참고

특징

구성

본질적으로 그들은 산 (HA) 또는 약 염기 (B)와 그 염기 또는 산 접합체의 염으로 구성됩니다. 알칼리 버퍼 및 버퍼 산 : 결과적으로, 두 가지 유형.

산 완충액은 HA / A 쌍^-, 여기서 A^- 약산 HA의 켤레 염기이고 이온과 상호 작용한다. Na⁺- 나트륨 염을 형성한다. 이 방법으로, 그 쌍은 칼륨 또는 칼슘 염 일 수 있지만, HA / NaA로 남는다..

약산 HA로부터 유도 될 때, 다음 식에 따라 산성 pH 범위 (7 미만)를 감쇠시킵니다 :

HA + OH^- => A^- + H₂O

그러나, 약산 인 경우, 그의 공액 염기는 부분적으로 가수 분해되어 소비 된 HA의 일부를 재생시킨다 :

A^- + H₂O <=> HA + OH^-

한편, 알칼리성 완충액은 쌍 B / HB로 구성된다⁺, 어디 HB⁺ 약 염기의 공액 산이다. 일반적으로 HB⁺ 염소 이온과 염을 형성하여 쌍을 B / HBCl로 남긴다. 이 완충액은 기본 pH 범위 (7 이상)를 완충합니다.

B + H₃O⁺ => HB⁺ + H₂O

그리고, 다시, HB⁺ 부분적으로 가수 분해되어 B의 일부를 재생할 수있다 :

HB인지⁺ + H₂O <=> B + H₃O⁺

산과 염기 모두 중성화

산성 pH 완충제가 머플 산 및 알칼리 pH가 염기성 버퍼링하는 동안, 양쪽 이온 H와 반응 할₃O⁺ 및 OH^- 이 일련의 화학 반응식을 통해 :

A^- + H₃O⁺ => HA + H₂O

HB인지⁺ + OH^- => B + H₂O

이와 같이, 쌍 HA / A의 경우^-, HA는 OH 이온과 반응한다.^-, 동안 A^- -그것의 짝염기는 H와 반응한다.₃O⁺. 쌍 B / HB는⁺, B가 H 이온과 반응한다.₃O⁺, HB인지⁺ -OH와의 공액 산^-.

이것은 완충 용액이 산성 및 염기성 종 모두를 중화시킬 수있게합니다. 위의 결과, 예를 들어 OH 몰수의 상수 첨가^-, pH 변화 (ΔpH)의 감소이다.

상부 이미지는 강한 염기 (OH 기증자)에 대한 pH의 완충을 나타내며,^-).

초기 pH는 HA의 존재로 인해 산성이다. 강염기가 첨가되면, A의 제 1 몰이 형성된다^- 그리고 버퍼가 효과를 나타내기 시작한다..

그러나 경사가 덜 가파른 곡선 영역이 있습니다. 즉, 댐핑이 더 효율적인 곳 (푸른 색 프레임).

효율성

버퍼 효율성의 개념을 이해하는 데는 여러 가지 방법이 있습니다. 이들 중 하나는 기본 곡선에 대한 pH 곡선의 2 차 미분을 결정하고 V를 최소값, 즉 Veq / 2에 대해 제거하는 것입니다.

Veq는 등가 지점의 부피입니다. 이것은 모든 산을 중화하는 데 필요한 기본 볼륨입니다..

이것을 이해하는 또 다른 방법은 유명한 Henderson-Hasselbalch 방정식을 이용하는 것입니다.

pH = pK_~ + 로그 ([B] / [A])

여기서 B는 염기, A는 산, pK_~ 산도 상수의 가장 낮은 대수입니다. 이 식은 산성 종 HA 및 공액 산 HB 모두에 적용됩니다⁺.

[A]가 [B]에 비해 매우 큰 경우 log ()는 매우 음의 값을 가지며이 값은 pK에서 뺍니다_~. 반대로 [A]가 [B]에 비해 매우 작 으면 log ()의 값은 매우 양의 값을가집니다. 이는 pK에 추가됩니다_~. 그러나 [A] = [B] 일 때, log ()는 0이고 pH는 pK이다._~.

위의 모든 의미는 무엇입니까? ΔpH는 방정식으로 고려되는 극단에서 더 커지 만 pK와 동일한 pH에서는 더 작아진다._~; 그리고 pK_~ 각 산의 특성이며,이 값은 범위 pK를 결정합니다_~± 1.

이 범위 내의 pH 값은 완충액이보다 효율적이다.

준비

완충 용액을 준비하려면 다음 단계를 명심해야합니다.

- 필요한 pH와 그러므로 반응 또는 공정 중에 가능한 한 일정하게 유지하고자하는 pH를 알아라..

- pH를 알면 우리는 모든 약산, pK_~ 이 값에 더 가깝다..

- 일단 HA 종을 선택하고 완충액의 농도를 계산하면 (중화해야하는 염기 또는 산의 양에 따라), 필요한 양의 나트륨 염이 칭량됩니다.

예제들

아세트산은 pK_~ 4.75, CH₃COOH; 따라서, 일정량의이 산과 아세트산 나트륨의 혼합물, CH₃COONa는 pH 범위 (3.75-5.75)에서 효율적으로 흡수되는 완충액을 형성합니다..

모노 프로 식 산의 다른 예는 벤조산 (C₆H₅COOH) 및 포름 (HCOOH). 이들 각각에 대해 pK 값_~ 그들은 4.18과 3.68이다; 그러므로 더 높은 완충의 pH 범위는 (3.18-5.18) 및 (2.68-4.68).

한편, 다 형체 인 인산 (H₃PO₄) 및 탄산 (H₂콜로라도 주₃)에는 많은 pK 값이 있습니다._~ 양성자가 방출 할 수 있습니다. 그래서, H₃PO₄ 그것은 3 pK_~ (2.12, 7.21 및 12.67) 및 H₂콜로라도 주₃ 2 개 (6,352 개 및 10,329 개).

솔루션에서 pH 3을 유지하려면 HCOONa / HCOOH 버퍼 (pK_~= 3.68) 및 NaH₂PO₄/ H₃PO₄ (pK_~= 2.12).

포름산의 첫 번째 완충액은 인산 완충액보다 pH 3에 가깝다. 따라서, HCOONa / HCOOH는 NaH보다 pH 3에서 더 약화된다₂PO₄/ H₃PO₄.

참고 문헌

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7. Quimicas.net (2018). 충격 완충기, 완충액 또는 완충 용액의 예. 2018 년 5 월 9 일에 만료일 : quimicas.net