Буферы или буферные растворы — растворы, сохраняющие неизменными значения рН при разбавлении или добавлении небольшого количества сильной кислоты или основания. Многие реакции в растворе протекают в нужном направлении только при определенной концентрации ионов Н⁺.
Каталоги, статьи, видео
Буферы или буферные растворы — растворы, сохраняющие неизменными значения рН при разбавлении или добавлении небольшого количества сильной кислоты или основания.
Многие реакции в растворе протекают в нужном направлении только при определенной концентрации ионов Н⁺. Изменение ее в ту или иную сторону от соответствующего оптимального значения приводит к появлению новых нежелательных продуктов. В связи с этим, поддержание постоянного значения рН является важным условием ее успешного завершения.
Различают буферные растворы двух типов:
Сущность буферного действия смеси слабой кислоты с ее солью можно рассмотреть на примере ацетатного буферного раствора. При добавлении к нему сильной кислоты (например, HCl) происходит реакция:
CH₃COONa + HCl = NaCl + CH₃COOH.
В результате этого сильная кислота замещается на эквивалентное количество плохо диссоциированной слабой кислоты буферной системы, поэтому концентрация ионов Н⁺ в растворе существенно не изменяется. Пока солевая компонента буферной системы не расходуется в данной реакции, раствор в той или иной степени будет сохранять свое буферное действие.
При добавлении к буферной смеси сильного основания (например, NaOH) происходит реакция:
CH₃COOH + NaOH = CH₃COONa + H₂O
В результате сильное основание замещается на эквивалентное количество нейтральной соли буферной системы, поэтому концентрация ионов водорода в ней опять изменится незначительно. Буферное действие раствора при этом будет наблюдаться пока полностью не израсходуется слабая кислота.
Механизм действия основных буферных систем рассмотрим на примере аммиачного буфера. Добавленная к нему сильная кислота взаимодействует со слабым основанием и заместится на эквивалентное количество солевой компоненты буфера:
NH₃ + HCl = NH₄Cl
Щелочь вступит в реакцию с солью буферной системы и вместо нее образуется эквивалентное количество слабого основания:
NH₄Cl + NaOH = NH₃ + H₂O + NaCl
Рассмотренные примеры показывают, что буферное действие растворов независимо от их состава обусловлено взаимодействием внесенных в них ионов Н⁺ или ОН⁻ с соответствующим компонентом буфера. В результате происходит их связывание в растворе за счет образования слабодиссоциированного продукта реакции. Вследствие этого кислотность (основность) самой буферной системы существенно не изменяется и остается на первоначальном уровне.
Многие реакции в растворе протекают в нужном направлении только при определенной концентрации ионов Н⁺. Изменение ее в ту или иную сторону от соответствующего оптимального значения приводит к появлению новых нежелательных продуктов. В связи с этим, поддержание постоянного значения рН является важным условием ее успешного завершения.
Различают буферные растворы двух типов:
- Кислотные, т.е. состоящие из слабой кислоты и избытка сопряженного с ней основания (соли, образованной сильным основанием и анионом этой кислоты).
Пример: СН₃СООН и СН₃СООNa — ацетатный буфер
СН₃СООН + Н₂О ↔ Н₃О⁺ + СН₃СОО⁻ — слабая кислота и избыток сопряженного с ней основания
СН₃СООNa → Na⁺ + CH₃COO⁻
- Основные, т.е. состоящие из слабого основания и избытка сопряженной с ним кислоты (т.е. соли, образованной сильной кислотой и катионом этого основания).
Пример: NH₄OH и NH₄Cl — аммиачный буфер
NH₃ + H₂O ↔ OH⁻ + NH₄⁺ — слабое основание и избыток сопряженной с ним кислоты
NH₄Cl → Cl⁻ + NH₄⁺
Сущность буферного действия смеси слабой кислоты с ее солью можно рассмотреть на примере ацетатного буферного раствора. При добавлении к нему сильной кислоты (например, HCl) происходит реакция:
CH₃COONa + HCl = NaCl + CH₃COOH.
В результате этого сильная кислота замещается на эквивалентное количество плохо диссоциированной слабой кислоты буферной системы, поэтому концентрация ионов Н⁺ в растворе существенно не изменяется. Пока солевая компонента буферной системы не расходуется в данной реакции, раствор в той или иной степени будет сохранять свое буферное действие.
При добавлении к буферной смеси сильного основания (например, NaOH) происходит реакция:
CH₃COOH + NaOH = CH₃COONa + H₂O
В результате сильное основание замещается на эквивалентное количество нейтральной соли буферной системы, поэтому концентрация ионов водорода в ней опять изменится незначительно. Буферное действие раствора при этом будет наблюдаться пока полностью не израсходуется слабая кислота.
Механизм действия основных буферных систем рассмотрим на примере аммиачного буфера. Добавленная к нему сильная кислота взаимодействует со слабым основанием и заместится на эквивалентное количество солевой компоненты буфера:
NH₃ + HCl = NH₄Cl
Щелочь вступит в реакцию с солью буферной системы и вместо нее образуется эквивалентное количество слабого основания:
NH₄Cl + NaOH = NH₃ + H₂O + NaCl
Рассмотренные примеры показывают, что буферное действие растворов независимо от их состава обусловлено взаимодействием внесенных в них ионов Н⁺ или ОН⁻ с соответствующим компонентом буфера. В результате происходит их связывание в растворе за счет образования слабодиссоциированного продукта реакции. Вследствие этого кислотность (основность) самой буферной системы существенно не изменяется и остается на первоначальном уровне.
