Пример 1. Механизм буферного действия гидрокарбонатной буферной системы

Описание механизма буферного действия производится по следующему алгоритму:

· записывается состав буферной системы

       ;

· состояние компонентов буферной системы в водной среде отражают уравнения ионизации или диссоциации компонентов БС. – слабая кислота, процесс ее распада на ионы обратим – ионизация (ставим знак ). – сильный электролит, диссоциирует нацело (ставим знак ). Ионизация двухосновной угольной кислоты идет по первой ступени:

· при добавлении посторонней сильной кислоты, например, НСl в действие вступит соль буфера, т.к. она содержит анион, выполняющий роль протолитического основания.   

 

 

 

 

Таким образом, посторонняя сильная кислота заменяется эквивалентным количеством слабой протолитической кислоты, входящей в состав буфера, и рН раствора незначительно уменьшается;

· при добавлении постороннего сильного основания, например NaOH в действие вступит кислота буфера, т.к. с точки зрения протолитической теории кислота, как донор протонов, служит для связывания  посторонней щелочи; при этом образуется анион соли, входящей в состав буфера, выполняющий роль слабого протолитического основания.

 

 

Таким образом, постороннее сильное основание заменяется эквивалентным количеством соли (слабого протолитического основания), входящей в состав буфера, и рН раствора незначительно увеличивается.

 

Пример 2. Механизм буферного действия фосфатной буферной системы:

· состав фосфатной буферной системы:

;

· уравнения ионизации или диссоциации компонентов буферной системы:

 

· при добавлении посторонней сильной кислоты, например, НСl в действие вступит та соль буфера, анион которой содержит меньше ионов водорода. Анион  выполняет роль протолитического основания.         

 

 

Вывод: посторонняя сильная кислота заменяется эквивалентным количеством слабой протолитической кислоты (соли ), входящей в состав буфера, и рН раствора незначительно уменьшается.

· при добавлении постороннего сильного основания, например NaOH в действие вступит та соль буфера (),анион которой выполняет роль протолитической кислоты. Эта соль содержит больше ионов водорода.

(Обязательно один компонент буфера превращается в другой, ставится знак ).

 

 

Вывод:  постороннее сильное основание заменяется эквивалентным количеством соли  (слабого протолитического основания), и рН раствора незначительно увеличивается.

Пример 3. Механизм буферного действия аммиачной буферной системы:

· состав: это буферная система II типа, состоит из слабого основания и его соли

· уравнения ионизации или диссоциации компонентов буферной системы:

 

· при добавлении посторонней сильной кислоты, например, НСl в действие вступит основание буфера:

 

Вывод:  посторонняя сильная кислота заменяется эквивалентным количеством соли (слабой протолитической кислоты), входящей в состав буфера, и рН раствора незначительно уменьшается.

· при добавлении постороннего сильного основания, например NaOH в действие вступит соль буфера, содержащая катион , выполняющий роль протолитической кислоты:

 

Вывод: постороннее сильное основание заменяется эквивалентным количеством слабого протолитического основания , входящего в состав буфера, и рН раствора незначительно увеличивается.

 

Расчет буферной емкости

Для оценки способности буферной системы поддерживать постоянство рН при добавлении посторонних кислот и щелочей используются величины буферной емкости. Буферная емкость  является  количественным  выражением  буферного    действия.

Буферная емкость по кислоте измеряется числом моль эквивалентов посторонней сильной кислоты, добавленных к 1 л раствора, чтобы изменить его рН на единицу.

Буферная емкость по основанию измеряется числом моль эквивалентов постороннего сильного основания, которые нужно добавить к буферу объемом 1 л чтобы изменить его рН на единицу.

Чем выше емкость, тем больше кислоты или основания можно добавить к буферу, не вызывая сдвига рН.