Буферный раствор

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Буферные растворы (англ. buffer, от buff — смягчать удар) — растворы с определённой устойчивой концентрацией водородных ионов. рН буферных растворов мало изменяется при прибавлении к ним небольших количеств сильного основания или сильной кислоты, а также при разбавлении и концентрировании.

Буферные системы[править | править вики-текст]

В качестве буферных смесей могут быть использованы системы:

  • слабая кислота и её соль с сильным основанием, например, ацетатный буфер СН3СООН + CH3COONa
\mathsf{CH_3COOH \rightleftarrows CH_3COO^- + H^+}
  • слабое основание и его соль с сильной кислотой, например, аммиачный буфер NH4OH и NH4Cl
\mathsf{NH_4OH \rightleftarrows NH_4^+ + OH^-}
  • кислая соль и средняя соль слабой кислоты с сильным основанием, например, карбонатный буфер Na2CO3 и NaHCO3
\mathsf{HCO_3^- \rightarrow CO_3^{2+} + H^+}

Значение pH буферных растворов можно рассчитать по формулам:

  • Для слабой кислоты HA и её соли с сильным основанием BA
\mathsf{pH = pK_{HA} - lg \frac{C_{HA}}{C_{BA}}}
  • Для слабого основания BOH и его соли с сильной кислотой HA
\mathsf{pH = pH - pK_{BOH} + lg \frac{C_{BOH}}{C_{BA}}}

Например, pH аммиачного буферного раствора NH4OH + NH4Cl определяется формулой:

\mathsf{pH = pH - pK_{NH_4OH} + lg \frac{C_{NH_4OH}}{C_{NH_4Cl}}}

pH карбонатного буферного раствора выражается формулой:

\mathsf{pH = pK_2 - lg \frac{C_{NaHCO_3}}{C_{Na_2CO_3}}}

Буферная ёмкость[править | править вики-текст]

Буферные растворы сохраняют своё действие только до определённого количества добавляемой кислоты, основания или степени разбавления, что связано с изменением концентраций его компонентов.

Способность буферного раствора сохранять свой pH определяется её буферной ёмкостью - в г-экв. сильной кислоты или основания, которые следует прибавить к 1 л буферного раствора, чтобы его pH изменился на единицу. Буферная ёмкость тем выше, чем больше концентрация его компонентов.

Буферная ёмкость π определяется по формуле

\mathsf{\pi = \frac{dx}{d pH}}

где dx - концентрация введённой сильной кислоты (основания)

Область буферирования - интервал pH, в котором буферная система способна поддерживать постоянное значение pH. Обычно он равен pKa±1.

Биологическая роль[править | править вики-текст]

Буферные растворы имеют большое значение для протекания реакций в живых организмах. Например, в крови постоянство водородного показателя рН (химический гомеостаз) поддерживается тремя независимыми буферными системами: бикарбонатной, фосфатной и белковой. Известно большое число буферных растворов (ацетатно-аммиачный буферный раствор, фосфатный буферный раствор, боратный буферный раствор, формиатный буферный раствор и др.).

См. также[править | править вики-текст]

Литература[править | править вики-текст]

  • Химическая энциклопедия / Редкол.: Кнунянц И.Л. и др.. — М.: Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1 (Абл-Дар). — 623 с.

Ссылки[править | править вики-текст]