Буферні розчини, їх склад і суть дії - Теоретичні основи аналітичної хімії

Буферними розчинами Називають розчини су мушу слабкої кислоти (або слабкої основи) і її солі. Такою, наприклад, є суміш оцтової кислоти і ацетату натрію.

При дії на буферний розчин сильної кислоти або сильної основи змінюється концентрація слабкої кислоти. Проте рН розчину практично не змінюється. Отже, і концентрація водневих іонів буферної суміші під впливом сильної основи або сильної кислоти практично не змінюється.

У хімії, біології, медицині, у промисловому виробництві в результаті тих чи інших процесів часто можуть поглинатись або виділятись водневі іони. Щоб процес відбувався при сталому значені рН, у розчин вводять буферні суміші, які поглинають водневі або гідроксильні іони, і значення рН розчину практично не змінюється.

Слабкі кислоти (слабкі основи), які є складовими частинами буферних сумішей, у водних розчинах частково дисоціюють на іони. У розчині буферної суміші, крім вільної слабкої кислоти, є ще її сіль, яка практично повністю дисоціює на іони. Аніони, які утворюються в результаті дисоціації солі, значно зменшують дисоціацію слабкої кислоти. Тому можна допустити, що в розчинах суміші слабкої кислоти і її соді концентрація аніонів практично дорівнюватиме концентрації солі: [A-] = Cc. З другого боку, справедливим буде також припущення, що концентрація недисоційованих молекул практично дорівнюватиме загальній концентрації кислоти: [HA] = Ck

Тому:

РН = рКк+lg (Cc/Ck)

З рівняння: рН буферного розчину залежить лише від співвідношення концентрації солі й кислоти і не залежить від розведення.

Буферні розчини використовують в якісному аналізі, коли треба провести реакцію за цілком певної величини концентрації водневих іонів.

Буферними сумішами є розчини ацетату натрію і оцтової кислоти, гідроксиду і хлориду амонію, борної кислоти й борату натрію, одно - і двозаміщених фосфатів калію, винної або лимонної кислот та їх солей тощо.

Для кількісного аналізу буферні розини мають велике значення у випадку з титруванням слабких основ і слабких кислот, бо в цих випадках наприкінці титрування утворюються солі слабких кислот або основ і трохи вільної кислоти або вільної основи.

При використанні буферних сумішей треба звертати увагу на концентрацію компонентів, що входять до їх складу. Кожний буферний розчин має певну буферну ємність, яка характеризується здатністю цього розчину зберігати сталу величину рН при добавлянні кислот або лугів. Мірою буферної ємності є кількість еквівалентів кислоти (або лугу), яку треба добавити, що величина рН 1л буферного розчину змінилася на одиницю. Велику буферну ємність мають розчини з високою концентрацією слабкої кислоти та її солі; для цього потрібно також, щоб співвідношення концентрацій цієї кислоти і солі було близьким до одиниці.

Властивості буферних розчинів:

-чим менша концентрація солі в буферній суміші, тим менше сильної кислоти треба добавляти для повного зв'язування аніонів солі. Після повного зв'язування аніонів солі в молекули, буферна суміш втрачає свою буферну здатність протистояти дії сильних кислот;

Обчислення рН розчину (обчилюється геометричним методом)

1. Слабкі кислоти:

РН = (0+рК)/2 - рН - геометричне місце між точками 0 і рК (мал..1,а)

2. Слабкі основи:

РОН 1 н. розчину слабкої основи буде геометричним місцем між точками 0 і рК основи (мал..1,б)

Знаючи рОН, обчислюють рН=14-рОН.

3. Розчин середньої солі слабкої кислоти:

РН = (14+рК)/2 - рН 1 н розчину - геометрична точка між 14 і рКк, (мал..2,а)

4. Розчин кислої солі:

РН = (рК 1+рК 2)/2 - рН - середина між рК 1 і рК 2. (мал..2,б).

5. Розчини буферної суміші (концентрація вільної кислоти дорівнює концентрації солі):

РН буде в точці рК (мал..2,в)

Застосування буферних розчинів

Буферні розчини використовуються в аналітиці для проведення реакцій окислення-відновлення, осадження сульфідів, гідроокисів, карбонатів, хроматів, фосфатів та інш. Наприклад:

    1. Ацетатний буфер (pH?5) застосовують для осадження осадів, що не осаджуються у кислих та лужних розчинах. 2. Форміатний буфер (HCOOH+HCOONa, pH ? 2) застосовують для виділення іонів цинку, що осаджуються у вигляді ZnS при наявності іонів Co2+, Mn2+, Ni2+, Fe2+, Al3+, Cr3+. 3. Аміачно-амонійний буфер (pH ? 9) використовують для осадження сульфідів Ni2+, Co2+, Zn2+, Mn2+ та інш.

Похожие статьи




Буферні розчини, їх склад і суть дії - Теоретичні основи аналітичної хімії

Предыдущая | Следующая