Grundlæggende om kemi: Hvad er en buffer?

EN puffer er en løsning der indeholder enten en svag syre ogdet er salt eller a svag base ogdet er salt, som er modstandsdygtig over for ændringer i pH. Med andre ord er en puffer en vandig opløsning af enten en svag syre og dens konjugatbase eller en svag base og dens konjugatsyre. En puffer kan også kaldes en pH-puffer, hydrogenionbuffer eller pufferopløsning.

Buffere anvendes til at opretholde en stabil pH i en opløsning, da de kan neutralisere små mængder yderligere basesyre. For en given pufferopløsning er der et arbejds-pH-område og en fast mængde syre eller base, der kan neutraliseres, før pH-værdien ændres. Mængden af ​​syre eller base, der kan sættes til en puffer, før dens pH-ændring kaldes dens bufferkapacitet.

Det Henderson-Hasselbalch ligning kan bruges til at måle den omtrentlige pH-værdi af en puffer. For at bruge ligningen indtastes den indledende koncentration eller den støkiometriske koncentration i stedet for ligevægtskoncentrationen.

Den generelle form for en kemisk bufferreaktion er:

HA ⇌ H⁺ + A⁻

• blod - indeholder et bicarbonatbuffersystem
• TRIS-buffer
• fosfatbuffer

Som anført er buffere nyttige over specifikke pH-intervaller. For eksempel er her pH-området for almindelige buffermidler:

Når der fremstilles en bufferopløsning, justeres opløsningens pH for at få den inden for det korrekte effektive område. Typisk tilsættes en stærk syre, såsom saltsyre (HCI) for at sænke pH i sure buffere. En stærk base, såsom natriumhydroxidopløsning (NaOH), tilsættes for at hæve pH i alkaliske buffere.

For at forstå, hvordan en puffer fungerer, skal du overveje eksemplet på en pufferopløsning fremstillet ved at opløse natriumacetat i eddikesyre. Eddikesyre er (som du kan se fra navnet) en syre: CH₃COOH, mens natriumacetatet dissocieres i opløsning til opnåelse af konjugatbasen, acetationer af CH₃COO^-. Ligningen for reaktionen er:

CH₃COOH (vandig) + OH^-(aq) ⇆ CH₃COO^-(aq) + H₂O (aq)

Hvis der tilsættes en stærk syre til denne opløsning, neutraliserer acetation den:

CH₃COO^-(aq) + H⁺(aq) ⇆ CH₃COOH (aq)

Dette forskyder ligevægten af ​​den indledende puffereaktion, idet pH holdes stabil. En stærk base på den anden side ville reagere med eddikesyren.

De fleste buffere fungerer over et relativt smalt pH-område. En undtagelse er citronsyre, fordi den har tre pKa-værdier. Når en forbindelse har flere pKa-værdier, bliver et større pH-område tilgængeligt for en buffer. Det er også muligt at kombinere buffere, forudsat at deres pKa-værdier er tæt (adskiller sig med 2 eller mindre), og justerer pH med en stærk base eller syre for at nå det krævede interval. F.eks. Fremstilles McIvaines buffer ved at kombinere blandinger af Na₂PO₄ og citronsyre. Afhængigt af forholdet mellem forbindelserne kan bufferen være effektiv fra pH 3,0 til 8,0. En blanding af citronsyre, borsyre, monopotassiumphosphat og diethyl barbituinsyre kan dække pH-området fra 2,6 til 12!

• En puffer er en vandig opløsning, der bruges til at holde en opløsnings pH næsten konstant.
• En puffer består af en svag syre og dens konjugatbase eller en svag base og dens konjugatsyre.
• Bufferkapacitet er den mængde syre eller base, der kan tilsættes, før pH i en buffer ændres.
• Et eksempel på en bufferopløsning er bicarbonat i blod, som opretholder kroppens indre pH.

• Butler, J. N. (1964). Ionisk ligevægt: En matematisk tilgang. Addison-Wesley. s. 151.
• Carmody, Walter R. (1961). "Let forberedt bred række bufferserier". J. Chem. educ. 38 (11): 559–560. doi:10,1021 / ed038p559
• Hulanicki, A. (1987). Reaktioner af syrer og baser i analytisk kemi. Oversat af Masson, Mary R. Horwood. ISBN 0-85312-330-6.
• Mendham, J.; Denny, R. C.; Barnes, J. D.; Thomas, M. (2000). "Tillæg 5". Vogels lærebog om kvantitativ kemisk analyse (5. udgave). Harlow: Pearson Education. ISBN 0-582-22628-7.
• Scorpio, R. (2000). Grundlæggende om syre, baser, buffere og deres anvendelse på biokemiske systemer. ISBN 0-7872-7374-0.