Буферныя растворы: падрыхтоўка і выкарыстанне

Буферныя растворы - гэта растворы, якія змяшчаюць буферныя сістэмы. Буфернымі сістэмамі называюцца сумесі, у складзе якіх утрымліваюцца ў пэўным колькасных суадносінах слабыя кіслоты і іх солі з моцнымі падставамі або слабыя падставы і іх солі з моцнымі кіслотамі. Такія растворы валодаюць устойлівай канцэнтрацыяй іёнаў Н + пры развядзенні нейтральным растваральнікам (вадой) і даданні да іх пэўнай колькасці моцных кіслот або падстаў.

Буферныя растворы знаходзяцца ў водах сусветнага акіяна, глебавых растворах і жывых арганізмах. Гэтыя сістэмы выконваюць функцыі рэгулятараў, якія падтрымліваюць актыўную рэакцыю асяроддзя пры пэўным значэнні, неабходным для паспяховага праходжання рэакцый абмену рэчываў. Буферныя растворы класіфікуюцца на кіслотныя і асноўныя. Прыкладам першых можа быць ацетатного буферная сістэма, другое - аммонійны. Адрозніваюць натуральныя і штучныя буферныя растворы. Натуральным буферным растворам з'яўляецца кроў, якая змяшчае гідрокарбонатнымі, фасфатныя, бялковую, гемоглобиновую і кіслотную буферныя сістэмы. Штучным буферным растворам можа быць ацетатных буфер, які складаецца з СН3СООН.

Асаблівасці ўнутранага складу і механізму дзеяння буферных сістэм разгледзім на прыкладзе ацетатного буфернай сістэмы: ацетатного кіслата / ацэтат натрыю. У водным асяроддзі кампаненты буфернай сістэмы падвяргаюцца электралітычнай дысацыяцыі. Ацэтат натрыю як соль слабой кіслаты і моцнага падставы цалкам дысацыюе на іёны. Наяўнасць аніёнаў ў такой буфернай сумесі залежыць ад канцэнтрацыі ў ёй солі і ступені яе дысацыяцыі. Канцэнтрацыя іёнаў Н + у буфернай сістэме прама прапарцыйная канцэнтрацыі ў ёй кіслаты і назад прапарцыйная ўтрыманню ў ёй солі гэтай кіслаты.

Такім чынам, канцэнтрацыя іёнаў Н + у асноўным буферы прама прапарцыйная канцэнтрацыі ў ім солі і назад прапарцыйная канцэнтрацыі падставы.

У лабараторнай практыцы карыстаюцца буфернымі растворамі з загадзя вядомымі значэннямі pH. Такім чынам, падрыхтоўка буферных раствораў ажыццяўляецца пры выкарыстанні раствораў слабой кіслаты і яе солі з моцным падставай або слабога падставы і яго солі з моцнай кіслатой. Затым, змяняючы колькасныя суадносіны кампанентаў, вырабляюць буферныя растворы з зададзеным значэннем pH. Некаторыя цікавяцца, як ажыццяўляецца падрыхтоўка раствора.

Да прыкладу, неабходна прыгатаваць ацетатных буфер з некалькімі значэннямі pH. Спачатку падрыхтоўваюць 5М растворы ацетатного кіслаты і ацэтату натрыю. Для падрыхтоўкі першага раствора бяруць па 50 мл кожнага з кампанентаў. Кіруючыся формулай, вызначаюць канцэнтрацыю іёнаў Н + ў атрыманым растворы.

Для наступнага буфернага раствора бяруць 80 мл раствора кіслаты і 20 мл раствора солі, прыгатаваных раней. Існуе шэраг пропісаў розных буферных раствораў, якія ўжываюцца ў хімічным аналізе і лабараторнай практыцы.

Для буферных раствораў характэрныя некаторы ўласцівасці. Да такіх, у першую чаргу, адносіцца буфернасць - здольнасць захоўваць сталасць канцэнтрацыі іёнаў Н + пры даданні ў буферны раствор пэўнай колькасці моцнай кіслаты ці моцнага падставы. Напрыклад, калі да ацетатного буфера дадаць невялікая колькасць хларыднай кіслаты, зруху рн у кіслы бок не адбудзецца, так як Хларыдныя кіслата уступіць у рэакцыю абменнага раскладання з соллю слабой кіслаты. У выніку рэакцыі моцная кіслата, здольная зрушыць рн у кіслы бок, замяняецца слабой кіслатой і нейтральнай соллю. Ступень дысацыяцыі раствора слабога электраліта пры павелічэнні яго канцэнтрацыі памяншаецца, імкнецца да нуля, і зрух рн не адбываецца.