מאפייני מאגרים, הכנה ודוגמאות

ה פתרונות חיץ או מאגרים הם אלה שיכולים להפחית את השינויים pH עקב יונים₃הו⁺ ו OH^-. בהעדר אלה, כמה מערכות (כגון פיזיולוגיים) נפגעות, שכן מרכיביו רגישים מאוד לשינויים פתאומיים ב- pH.

וכריות במכוניות להפחית את ההשפעה הנגרמת על ידי התנועה שלה, מאגרים לעשות את אותו הדבר אבל עם חומציות או בסיסיות של הפתרון. יתר על כן, פתרונות חיץ להגדיר טווח pH ספציפי שבתוכה הם יעילים.

אחרת, יונים₃הו⁺ לחמצן את הפתרון (pH טיפות לערכים מתחת 6), וכתוצאה מכך שינוי אפשרי בביצוע התגובה. הדוגמה זהה יכול לחול על ערכי pH בסיסיים, כלומר, יותר מ 7.

אינדקס

• 1 מאפיינים
  • 1.1 הרכב
  • 1.2 נטרול חומצות ובסיסים
  • 1.3 יעילות
• 2 הכנה
• 3 דוגמאות
• 4 הפניות

תכונות

הרכב

למעשה הם מורכבים חומצה (HA) או בסיס חלש (B), ומלחים של הבסיס שלה או מצמידים חומצה. כתוצאה מכך, ישנם שני סוגים: מאגרים חומצה מאגרים אלקליין.

המאגרים חומצה מתאימות HA / A^-, שם^- הוא הבסיס המצומד של חומצה חלשה HA ו אינטראקציה עם יונים, כמו Na⁺- כדי ליצור מלחי נתרן. בדרך זו, הזוג נשאר כמו HA / NaA, למרות שזה יכול להיות גם אשלגן או מלחי סידן.

כאשר נובעים חומצה חלשה HA, זה damps חומצה pH טווחים (פחות מ 7) על פי המשוואה הבאה:

HA + OH^- => א^- + ח₂הו

עם זאת, היותו חומצה חלשה, הבסיס המצומד שלה הוא הידרוליזה חלקית כדי לחדש חלק של הצריכה HA:

א^- + ח₂הו <=> HA + OH^-

מאידך, מאגרים אלקליין מורכב זוג B / HB⁺, שבו HB⁺ הוא חומצה מצומדת של הבסיס החלש. בדרך כלל, HB⁺ צורות מלחים עם יוני כלוריד, עוזב את הצמד כמו B / HBCl. מאגרים אלה חיץ טווחי pH בסיסיים (יותר מ 7):

B + H₃הו⁺ => HB⁺ + ח₂הו

וגם, שוב, HB⁺ יכול hydrolyze חלקית כדי ליצור מחדש חלק ב נצרך:

HB⁺ + ח₂הו <=> B + H₃הו⁺

לנטרל הן חומצות ובסיסים

בעוד חומצה חומצה חיץ חומצות pH ו bukers pH אלקליין, שניהם יכולים להגיב עם H יונים₃הו⁺ ו OH^- באמצעות סדרה זו של משוואות כימיות:

א^- + ח₃הו⁺ => HA + H₂הו

HB⁺ + הו^- => B + H₂הו

בדרך זו, במקרה של זוג HA / A^-, HA מגיב עם יונים OH^-, בעוד א^- -בסיס הצמיד שלה - מגיב עם H₃הו⁺. באשר לצמד B / HB⁺, B מגיב עם יונים₃הו⁺, בעוד HB⁺ -חומצה מצומדת שלה - עם OH^-.

זה מאפשר לשני פתרונות חיץ לנטרל גם מינים חומציים בסיסיים. התוצאה של האמור לעיל, למשל, תוספת מתמדת של שומות OH^-, היא ירידה של וריאציה pH (ΔpH):

התמונה העליונה מראה את חציצה של ה- pH נגד בסיס חזק (OH התורם)^-).

בתחילה ה- pH הוא חומצה בשל נוכחות של HA. כאשר הבסיס חזק נוסף, חפרפרות הראשון של A נוצרים^- ואת המאגר מתחיל להיכנס לתוקף.

עם זאת, יש שטח של עקומה שבו המדרון הוא תלול פחות; כלומר, היכן הוא דעיכת יעיל יותר (מסגרת כחלחל).

יעילות

ישנן מספר דרכים להבין את המושג יעילות חיץ. אחד מהם הוא לקבוע את הנגזרת השנייה של עקומת ה- pH לעומת נפח הבסיס, ניקוי V עבור הערך המינימלי, אשר Veq / 2.

Veq הוא נפח בנקודת השקילות; זה נפח הבסיס הדרוש כדי לנטרל את כל החומצה.

דרך נוספת להבין זאת היא באמצעות משוואת הנדרסון-הסלבאלך המפורסמת:

pH = pK_א + יומן ([B] / [A])

כאן B מציין את הבסיס, את החומצה, ואת pK_א זהו הלוגריתם הנמוך ביותר של קבוע החומציות. משוואה זו חלה הן על המינים החומציות HA והן על חומצה H מצומדת⁺.

אם [A] גדול מאוד ביחס ל- [B], יומן () לוקח ערך שלילי מאוד, אשר מופחתת pK_א. אם להיפך [A] הוא קטן מאוד ביחס ל- [B], ערך log () לוקח ערך חיובי מאוד, מה שמוסיף pK_א. עם זאת, כאשר [A] = [B], היומן () הוא 0 ו- pH = pK_א.

מה המשמעות של כל האמור לעיל? כי ΔPH יהיה גדול יותר הקצוות נחשב עבור המשוואה, בעוד זה יהיה קטן יותר עם pH שווה pK_א; וכמו pK_א הוא מאפיין של כל חומצה, ערך זה קובע את טווח pK_א± 1.

ערכי ה- pH בטווח זה הם המאפיינים שבהם המאגר יעיל יותר.

הכנה

כדי להכין פתרון חיץ יש לזכור את השלבים הבאים:

- דע את ה- pH הנדרש, ולכן, אחד שאתה רוצה לשמור קבוע ככל האפשר במהלך התגובה או התהליך.

- לדעת את ה- pH, אנחנו מחפשים את כל חומצות חלשות, אלה pK_א קרוב יותר לערך זה.

- לאחר המינים HA נבחרה ואת הריכוז של המאגר מחושב (תלוי כמה בסיס או חומצה זה נדרש לנטרל), הכמות הנדרשת של מלח נתרן שלה הוא שקל.

דוגמאות

חומצה אצטית יש pK_א של 4.75, CH₃COOH; לכן, תערובת של כמויות מסוימות של חומצה זו ונתרן אצטט, CH₃COONA, טופס חיץ כי סופג ביעילות טווח ה- pH (3.75-5.75).

דוגמאות אחרות של חומצות monoprotic הם חומצות benzoic (C₆ח₅COOH) ו formic (HCOOH). עבור כל אלה ערכים pK שלה_א הם 4.18 ו 3.68; לכן, טווחי ה- pH של המאגרים הגבוהים יותר הם (3.18-5.18) ו- (2.68-4.68).

מצד שני, חומצות פוליפרוטיות כגון זרחן (H₃PO₄) ו פחמן (H₂CO₃) יש כל כך הרבה ערכי pK_א כמו פרוטונים יכול לשחרר. אז, ה₃PO₄ יש לו שלושה pK_א (2.12, 7.21 ו -12.67) ו- H₂CO₃ יש שני (6,352 ו 10,329).

אם אתה רוצה לשמור על ה- pH של 3 בפתרון, אתה יכול לבחור בין חיץ HCOONA / HCOOH (pK_א= 3.68) ו- NaH₂PO₄/ H₃PO₄ (pK_א= 2.12).

המאגר הראשון, זה של חומצה פורמית, קרוב יותר ל- pH 3 מאשר למאגר חומצה זרחתית; לכן, HCOONA / HCOOH dampens טוב יותר ב pH 3 מאשר NaH₂PO₄/ H₃PO₄.

הפניות

1. יום, ר ', אנדרווד, א. כימיה אנליטית כמותית (מהדורה חמישית). פרסון פרנטיס הול, עמ '188-194.
2. אבסאר אראס. (20 באפריל 2013). מיני זעזועים ב -9 במאי 2018, מתוך: commons.wikimedia.org
3. ויקיפדיה. (2018). פתרון Buffer. ב -9 במאי 2018, מתוך: en.wikipedia.org
4. אס. פרופ 'לובומיר מקדונסקי, דוקטורט. [דוק.] פתרונות Buffer. האוניברסיטה הרפואית של ורנה.
5. כינוי קולקטיבי. Buffer הדרכות. אחזור ב -9 במאי 2018, מתוך: chemcollective.org
6. . (2018). פתרון Buffer. אחזור ב -9 במאי 2018, מ: askiitians.com
7. Quimicas.net (2018). דוגמאות של הלם הלם, מאגר או מאגר פתרונות. ב -9 במאי 2018, מתוך: quimicas.net