Бу́ферные раство́ры (от англ. buffer, от buff — «смягчать удар») — растворы с определённой устойчивой концентрацией водородных ионов, рН которых мало изменится при прибавлении к ним небольших количеств сильного основания или сильной кислоты, а также при (разбавлении) и концентрировании.
Принцип действия буферных систем
Буферные системы представляют собой смесь кислоты (донора протонов) и сопряженного с ней основания (акцептора протонов), то есть частиц, различающихся на . В растворе устанавливаются равновесия:
((автопротолиз) воды)
(диссоциация кислоты, заряды поставлены условно, из предположения, что кислота является нейтральной молекулой)
Каждое из этих равновесий характеризуется своей константой: первое — (ионным произведением воды), второе — константой диссоциации кислоты.
При добавлении в систему сильной кислоты, она протонирует основание, входящее в буферную смесь, а добавление сильного основания связывает протоны и смещает второе равновесие в сторону продуктов, при этом в итоге концентрация в растворе меняется незначительно.
Буферные системы
В качестве буферных смесей могут быть использованы системы:
- слабая кислота и её соль с сильным основанием, например, ацетатный буфер СН3СООН + CH3COONa
- слабое основание и его соль с сильной кислотой, например, аммиачный буфер NH3·H2O+ NH4Cl
- кислая соль и средняя соль слабой кислоты с сильным основанием, например, карбонатный буфер Na2CO3 + NaHCO3
Расчёт pH буферных систем
Значение pH буферных растворов можно рассчитать по уравнению Гендерсона:
- Для слабой кислоты HA и её соли с сильным основанием BA
- Для слабого основания BOH и его соли с сильной кислотой BA
Например, pH аммиачного буферного раствора NH3·H2O + NH4Cl определяется формулой:
pH карбонатного буферного раствора выражается формулой:
Буферная ёмкость
Буферные растворы сохраняют своё действие только до определённого количества добавляемой кислоты, основания или степени разбавления, что связано с изменением концентраций его компонентов.
Способность буферного раствора сохранять свой pH определяется его буферной ёмкостью — количеством сильной кислоты или основания, которые следует прибавить к 1 л буферного раствора, чтобы его pH изменился на единицу. Буферная ёмкость тем выше, чем больше концентрация его компонентов.
Буферная ёмкость π определяется по формуле
где dx — концентрация введённой сильной кислоты (основания), т. е. её количество, отнесённое к объёму буферного раствора.
Область буферирования — интервал pH, в котором буферная система способна поддерживать постоянное значение pH. Обычно он равен pKa±1.
Биологическая роль
Буферные растворы имеют большое значение для протекания реакций в живых организмах. Например, в крови постоянство водородного показателя рН (химический гомеостаз) поддерживается тремя независимыми буферными системами: бикарбонатной, (фосфатной) и белковой. Известно большое число буферных растворов (ацетатно-аммиачный буферный раствор, (фосфатный буферный) раствор, раствор, формиатный буферный раствор и др.).
Примеры буферных растворов
- (Калий-фосфатный буфер)
- (Натрий-фосфатный буфер)
- (Натрий-ацетатный буфер)
- (Буферные системы крови)
Примечания
- Алексеев, В.Н. Количественный анализ / Под ред. П.К. Агасяна. - Изд. 4-е, перераб. - М. : Химия, 1972. - 504 с. : 24 табл., 76 рис. С.280
- (Ленинджер А.) Основы биохимии. — Мир, 1985. — Т. 1. — С. 93-96. — 367 с.
Литература
- Химическая энциклопедия / Редкол.: Кнунянц И.Л. и др.. — М.: Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1 (Абл-Дар). — 623 с.
Ссылки
Википедия, чтение, книга, библиотека, поиск, нажмите, истории, книги, статьи, wikipedia, учить, информация, история, скачать, скачать бесплатно, mp3, видео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, картинка, музыка, песня, фильм, игра, игры, мобильный, телефон, Android, iOS, apple, мобильный телефон, Samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Сеть, компьютер