Буферні розчини: приготування і використання

Буферні розчини - це розчини, які містять буферні системи. Буферними системами називаються суміші, у складі яких містяться в певному кількісному співвідношенні слабкі кислоти та їх солі з сильними підставами або слабкі підстави та їх солі з сильними кислотами. Такі розчини мають стійкої концентрацією іонів Н + при розведенні нейтральним розчинником (водою) і додаванні до них певної кількості сильних кислот або підстав.

Буферні розчини знаходяться у водах світового океану, ґрунтових розчинах і живих організмах. Ці системи виконують функції регуляторів, що підтримують активну реакцію середовища при певному значенні, необхідному для успішного перебігу реакцій обміну речовин. Буферні розчини класифікуються на кислотні та основні. Прикладом перших може бути ацетатна буферна система, друге - амонійна. Розрізняють природні та штучні буферні розчини. Природним буферним розчином є кров, що містить гідрокарбонатну, фосфатную, білкову, гемоглобінового і кислотну буферні системи. Штучним буферним розчином може бути ацетатний буфер, що складається з СН3СООН.

Особливості внутрішнього складу і механізму дії буферних систем розглянемо на прикладі ацетатної буферної системи: ацетатна кислота / ацетат натрію. У водному середовищі компоненти буферної системи піддаються електролітичноїдисоціації. Ацетат натрію як сіль слабкої кислоти і сильної основи цілком дисоціює на іони. Наявність аніонів в такий буферної суміші залежить від концентрації в ній солі і ступеня її дисоціації. Концентрація іонів Н + в буферній системі прямо пропорційна концентрації в ній кислоти і обернено пропорційна вмісту в ній солі цієї кислоти.

Таким чином, концентрація іонів Н + в основному буфері прямо пропорційна концентрації в ньому солі і обернено пропорційна концентрації підстави.

У лабораторній практиці користуються буферними розчинами з наперед відомими значеннями pH. Отже, приготування буферних розчинів здійснюється при використанні розчинів слабкої кислоти та її солі з сильною основою або слабкої основи і його солі з сильною кислотою. Потім, змінюючи кількісні співвідношення компонентів, виготовляють буферні розчини із заданим значенням pH. Деякі цікавляться, як здійснюється приготування розчину.

Наприклад, необхідно приготувати ацетатний буфер з кількома значеннями pH. Спочатку готують 5М розчини ацетатної кислоти і ацетату натрію. Для приготування першого розчину беруть по 50 мл кожного з компонентів. Керуючись формулою, визначають концентрацію іонів Н + в отриманому розчині.

Для наступного буферного розчину беруть 80 мл розчину кислоти і 20 мл розчину солі, приготованих раніше. Існує ряд прописів різних буферних розчинів, що застосовуються у хімічному аналізі та лабораторній практиці.

Для буферних розчинів характерні деякий властивості. До таких, в першу чергу, відноситься буферність - здатність зберігати сталість концентрації іонів Н + при додаванні в буферний розчин певної кількості сильної кислоти або сильної основи. Наприклад, якщо до ацетатного буферу додати невелику кількість хлоридної кислоти, зсуву рН в кислу сторону не відбудеться, тому що хлоридная кислота вступить в реакцію обмінного розкладання з сіллю слабкої кислоти. У результаті реакції сильна кислота, здатна зрушити рН в кислу сторону, замінюється слабкою кислотою і нейтральною сіллю. Ступінь дисоціації розчину слабкого електроліту при збільшенні його концентрації зменшується, прагне до нуля, і зсув рН не відбувається.