Буферні розчини: приготування і використання

Буферні розчини - це розчини, які містятьбуферні системи. Буферними системами називаються суміші, в складі яких містяться в певному кількісному співвідношенні слабкі кислоти і їх солі з сильними підставами або слабкі підстави і їх солі з сильними кислотами. Такі розчини мають стійку концентрацією іонів Н + при розведенні нейтральним розчинником (водою) і додаванні до них певної кількості сильних кислот або підстав.

Буферні розчини знаходяться в водах світовогоокеану, ґрунтових розчинах і живих організмах. Ці системи виконують функції регуляторів, які підтримують активну реакцію середовища при певному значенні, необхідному для успішного протікання реакцій обміну речовин. Буферні розчини класифікуються на кислотні та основні. Прикладом перших може бути ацетатна буферна система, друге - амонійна. Розрізняють природні і штучні буферні розчини. Природним буферним розчином є кров, яка містить гідрокарбонатну, фосфатну, білкову, гемоглобінового і кислотну буферні системи. Штучним буферним розчином може бути ацетатний буфер, що складається з СН3СООН.

Особливості внутрішнього складу і механізмудії буферних систем розглянемо на прикладі ацетатної буферної системи: ацетатна кислота / ацетат натрію. У водному середовищі компоненти буферної системи піддаються електролітичноїдисоціації. Ацетат натрію як сіль слабкої кислоти і сильної основи цілком дисоціює на іони. Наявність аніонів в такий буферної суміші залежить від концентрації в ній солі і ступеня її дисоціації. Концентрація іонів Н + в буферній системі прямо пропорційна концентрації в ній кислоти і обернено пропорційна вмісту в ній солі цієї кислоти.

Таким чином, концентрація іонів Н + в основному буфері прямо пропорційна концентрації в ньому солі і обернено пропорційна концентрації підстави.

У лабораторній практиці користуються буфернимирозчинами з заздалегідь відомими значеннями pH. Отже, приготування буферних розчинів здійснюється при використанні розчинів слабкої кислоти і її солі з сильною основою або слабкої основи і його солі з сильною кислотою. Потім, змінюючи кількісні співвідношення компонентів, виготовляють буферні розчини із заданим значенням pH. Деякі цікавляться, як здійснюється приготування розчину.

Наприклад, необхідно приготувати ацетатний буферз декількома значеннями pH. Спочатку готують 5М розчини ацетатної кислоти і ацетату натрію. Для приготування першого розчину беруть по 50 мл кожного з компонентів. Керуючись формулою, визначають концентрацію іонів Н + в отриманому розчині.

Для наступного буферного розчину беруть 80 млрозчину кислоти і 20 мл розчину солі, приготованих раніше. Існує ряд прописів різних буферних розчинів, що застосовуються в хімічному аналізі і лабораторній практиці.

Для буферних розчинів характерні деякийвластивості. До таких, в першу чергу, відноситься буферність - здатність зберігати сталість концентрації іонів Н + при додаванні в буферний розчин певної кількості сильної кислоти або сильної основи. Наприклад, якщо до ацетатного буферу додати невелику кількість хлоридної кислоти, зсуву рН в кислу сторону не відбудеться, тому що хлоридная кислота вступить в реакцію обмінного розкладання з сіллю слабкої кислоти. В результаті реакції сильна кислота, здатна зрушити рН в кислу сторону, замінюється слабкою кислотою і нейтральної сіллю. Ступінь дисоціації розчину слабкого електроліту при збільшенні його концентрації зменшується, прагне до нуля, і зрушення рН не відбувається.