Keemia põhitõed: mis on puhver?

A puhver on lahendus mis sisaldavad kas a nõrk hape ja selle sool või a nõrk alus ja selle sool, mis on vastupidav muutustele pH. Teisisõnu, puhver on kas nõrga happe ja selle konjugeeritud aluse või nõrga aluse ja selle konjugaathappe vesilahus. Puhvrit võib nimetada ka pH puhvriks, vesinikioonpuhvriks või puhverlahuseks.

Puhvrid Neid lahuseid kasutatakse stabiilse pH hoidmiseks, kuna need võivad neutraliseerida aluse täiendava happe väikestes kogustes. Antud puhverlahuse jaoks on töötav pH vahemik ja määratud kogus hapet või alust, mida saab neutraliseerida enne, kui pH muutub. Hapu või aluse kogust, mida saab puhvrisse lisada enne selle pH muutmist, nimetatakse selle puhvervõimsuseks.

Hendersoni-Hasselbalchi võrrand võib kasutada puhvri ligikaudse pH mõõtmiseks. Võrrandi kasutamiseks sisestatakse tasakaalukontsentratsiooni asemel algkontsentratsioon või stöhhiomeetriline kontsentratsioon.

Puhvri keemilise reaktsiooni üldine vorm on:

HA ⇌ H⁺ + A⁻

• veri - sisaldab vesinikkarbonaatpuhvrisüsteemi
• TRIS-puhver
• fosfaatpuhver

Nagu öeldud, on puhvrid kasulikud konkreetsetel pH vahemikes. Näiteks siin on tavaliste puhverainete pH vahemik:

Puhverlahuse valmistamisel reguleeritakse lahuse pH nii, et see läheks õigesse efektiivsesse vahemikku. Tavaliselt lisatakse happeliste puhvrite pH alandamiseks tugevat hapet, näiteks vesinikkloriidhapet (HCl). Leeliseliste puhvrite pH tõstmiseks lisatakse tugev alus, näiteks naatriumhüdroksiidi lahus (NaOH).

Puhvri toimimise mõistmiseks kaaluge naatriumatsetaadi äädikhappes lahustamisel valmistatud puhverlahuse näidet. Äädikhape on (nagu nimest võib öelda) hape: CH₃Kui naatriumatsetaat dissotsieerub lahuses, saadakse konjugeeritud alus, CH atsetaatioonid₃COO^-. Reaktsiooni võrrand on järgmine:

CH₃COOH (vesilahus) + OH^-(aq), CH₃COO^-(aq) + H₂O (aq)

Kui sellele lahusele lisatakse kanget hapet, neutraliseerib atsetaatioon seda:

CH₃COO^-(aq) + H⁺(aq), CH₃COOH (vesilahus)

See nihutab puhverreaktsiooni algse tasakaalu, hoides pH stabiilsena. Tugev alus seevastu reageeriks äädikhappega.

Enamik puhvreid töötab suhteliselt kitsas pH vahemikus. Erandiks on sidrunhape, kuna sellel on kolm pKa väärtust. Kui ühendil on mitu pKa väärtust, saab puhvri jaoks suuremat pH-väärtust. Samuti on võimalik puhvreid ühendada, kui nende pKa väärtused on lähedased (erinevad 2 või vähem), ja pH reguleerimiseks tugeva aluse või happega, et saavutada vajalik väärtus. Näiteks valmistatakse McIvaine'i puhver Na segu₂PO₄ ja sidrunhape. Sõltuvalt ühendite vahelisest suhtest võib puhver olla efektiivne pH 3,0 kuni 8,0. Segu sidrunhape, boorhape, monokaaliumfosfaat ja dietüülbarbituiinhape võivad katta pH vahemikku 2,6 kuni 2 12!

• Puhver on vesilahus, mida kasutatakse lahuse pH peaaegu konstantsena hoidmiseks.
• Puhver koosneb nõrgast happest ja selle konjugeeritud alusest või nõrgast alusest ja selle konjugaadist.
• Puhvri maht on happe või aluse kogus, mida saab lisada enne puhvri pH muutust.
• Puhverlahuse näiteks on vesinikkarbonaat, mis säilitab keha sisemise pH.

• Butler, J. N. (1964). Iooniline tasakaal: matemaatiline lähenemine. Addison-Wesley. lk. 151.
• Carmody, Walter R (1961). Msgid. Msgstr "Lihtsalt valmistatav puhverseeria" J. Chem. Haridus. 38 (11): 559–560. doi:10.1021 / ed038p559
• Hulanicki, A. (1987). Hapete ja aluste reaktsioonid analüütilises keemias. Tõlkinud Masson, Mary R. Horwood. ISBN 0-85312-330-6.
• Mendham, J.; Denny, R C.; Barnes, J. D.; Thomas, M (2000). "5. lisa". Vogeli kvantitatiivse keemilise analüüsi õpik (5. väljaanne). Harlow: Pearsoni haridus. ISBN 0-582-22628-7.
• Skorpion, R (2000). Happete alused, alused, puhvrid ja nende kasutamine biokeemilistes süsteemides. ISBN 0-7872-7374-0.