![]() Поиск: Рекомендуем: ![]() ![]() ![]() ![]() Категории: ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() |
Буферні системиСистеми, здатні зберігати pH у деяких визначених вузьких межах при додаванні до них кислоти або лугу або при їх розведенні, називаються буферними. Буферні системи складаються переважно з двох компонентів, кожен з яких відіграє певну роль у збереженні pH середовища приблизно на одному рівні. Здебільшого буферні системи складаються із суміші слабких кислот або слабких основ з їх солями. Наприклад: § СН3СООН+СН3СООNa; § Н2СО3+NaНСО3; § NH4ОН+NH4Cl; § NaН2РО4+ Na2НРО4; § НСООН+НСООNa; § цитрат+Na-цитрат; § цитрат+СН3СООNa; § НСООН+ NaОН; § Н3ВО3+ Na2В4О7. Буферну дію можуть проявляти системи, до складу яких входять аніони різних слабких кислот, наприклад фосфат-цитратний буфер Na2НРО4+цитрат. Суть буферної дії. Приклад ацетатного буфера. СН3СООН D СН3СОО– + Н+; СН3СООNa = СН3СОО– + Na+. Оскільки дисоціація кислоти незначна, у розчині переважають недисоційовані молекули. Натрій ацетат є сильним електролітом, дисоціює повністю на йони. Наявність у розчині великої кількості йонів СН3СОО– із солі зміщує рівновагу дисоціації оцтової кислоти в бік утворення її молекул. Дисоціація оцтової кислоти може бути настільки пригнічена, що кислоту можна вважати практично недисоційованою. В результаті цього активність йонів Н+ дуже мала. Додавання кислоти чи лугу до ацетатної суміші не викликає суттєвої зміни концентрації йонів Н+ у розчині: СН3СООNa + НСl " NaСl + СН3СООН; СН3СОО– + Н+ " СН3СООН. Сильна кислота в результаті цієї реакції заміщується еквівалентною кількістю слабкої кислоти. У відповідності із законом розведення Оствальда, збільшення концентрації оцтової кислоти знижує ступінь її дисоціації, в результаті чого концентрація йонів Н+ у буферному розчині збільшується від додавання сильної кислоти в незначній мірі. У такій же незначній мірі змінюється pH буферного розчину при додаванні до нього невеликої кількості лугу: СН3СООН + NaОН D Н2О + СН3СООNa; СН3СООН + ОН– D Н2О + СН3СОО–. У цьому випадку луг, що додається, заміщується еквівалентною кількістю гідролітично слабкоосновної солі, яка впливає на реакцію середовища в меншій мірі, ніж NaОН. З іншого боку, зменшення концентрації йонів Н+ кислоти зміщує рівновагу дисоціації СН3СООН D СН3СОО– + Н+ в бік розпаду на йони нових молекул кислоти і pH розчину при додаванні сильної основи збільшується в дуже незначній мірі. Приклад амонійного буфера: NH4ОН D NH4Cl = Велика концентрація йонів При додаванні до амонійного буферного розчину сильної кислоти NH4ОН + НCl D NH4Cl + Н2О; NH4ОН + Н+ D NH4+ + Н2О сильна кислота заміщується гідролітично слабкокислотною сіллю, pH при цьому зменшується в незначній мірі. Крім того, зв’язування ОН– у Н2О призводить до зміщення рівноваги дисоціації NH4ОН праворуч. При додаванні до амонійного буферного розчину невеликої кількості лугу: NH4Cl + NaОН D NH4ОН + NаCl; NH4++ ОН– D NH4ОН сильна основа заміщується еквівалентною кількістю слабкодисоційованого NH4ОН, pH розчину при цьому зростає у незначній мірі.
Розрахунки pH буферних систем. Приклад ацетатного буферного розчину. СН3СООН D СН3СОО– + Н+.
У присутності в розчині СН3СООNa велика концентрація йонів СН3СОО– із солі пригнічує дисоціацію оцтової кислоти, внаслідок чого концентрацію недисоційованих молекул кислоти можна прийняти за загальну концентрацію кислоти. Враховуючи те, що сіль СН3СООNa є сильний електроліт і у водному розчині йонізована повністю, можна прийняти, що загальна концентрація СН3СОО– практично дорівнює аналітичній концентрації солі в даній буферній системі, тобто с(СН3СОО–) = с(солі). Відповідно концентрація недисоційованих молекул кислоти дорівнює загальній концентрації кислоти: с(СН3СООН) = с(кислоти). Тоді:
Логарифмуючи цей вираз, маємо: lgc(H+) = lgKкисл. + lgc(кислоти) – lgc(солі) Замінюємо знаки на протилежні: –lgc(H+) = –lgKкисл. + lgc(солі) – lgc(кислоти); –lgc(H+) = pH; –lgKкисл. = рKкисл.; pH = рKкисл. – lgc(кислоти) + lgc(солі). Аналогічно для буферного розчину NH4ОН + NH4Сl: pH =14 – рKосн..+ lgc(основи) – lgc(солі). Межа, в якій проявляється буферна дія, називається буферною ємністю. Буферна ємність виражається кількістю речовини еквівалента сильної кислоти чи сильної основи, яку слід додати до 1м3 буферного розчину, щоб змістити pH на одиницю:
де В – буферна ємність;
pH0 – до додавання розчину сильної кислоти чи сильної основи; pH1 – після додавання розчину сильної кислоти чи лугу. Для отримання буферних систем із заданим значенням pH необхідно взяти розчин слабких кислот чи основ з відповідними значеннями констант дисоціації, а також підібрати певні співвідношення компонентів. Оскільки константа електролітичної дисоціації К за даних умов стала, pH буферного розчину буде залежати тільки від співвідношення концентрацій кислоти ( або основи) і солі, взятих для приготування буферного розчину, і не залежить від абсолютних значень цих концентрацій. Тому при розведенні буферних розчинів pH змінюється у дуже незначній мірі, навіть при розведенні в 10-20 разів. Величина буферної ємності залежить від концентрації компонентів буферної системи і співвідношення між цими концентраціями. Дата добавления: 2015-01-29; просмотров: 708 | Нарушение авторских прав | Изречения для студентов Читайте также:
Рекомендуемый контект: Поиск на сайте:
|