Bufferløsningsmateriale: principper, typer, eksempler på problemer

click fraud protection

Indlæser...

Et af de materialer, der diskuteres i Kemi, er en bufferopløsning, som spiller en vigtig rolle i stabilisering af pH, både i kroppen og i visse kemiske reaktioner. Denne opløsning kaldes også en buffer eller bufferopløsning.

Bufferløsninger er ofte inkorporeret i produkter, der bruges i hverdagen. Et simpelt eksempel er øjendråber, der ikke giver en stikkende fornemmelse, når de tabes i øjet. Hvordan skete det? Det følgende er en detaljeret beskrivelse af bufferopløsningen.

Indholdsfortegnelse

Definition af bufferløsning

Definition af bufferløsning

En bufferopløsning er en opløsning, der slet ikke ændrer pH-niveauet, når det tilsættes vand og undergår kun lidt forandring, når det blandes med syrer eller baser i høje koncentrationer lav.

Med andre ord har denne opløsning kaldet en buffer et pH-niveau, der har tendens til at være stabilt, selvom andre væsker tilsættes den. For eksempel vil en buffer med en pH på 5 forblive på samme niveau efter at være blevet blandet med vand.

instagram viewer

Pufferen med en pH-værdi på 5 vil normalt kun ændre sig til et niveau på 5,1 eller 4,9 efter tilsætning af en lille mængde syre- eller baseopløsning. Så der er ingen ændring i pH-niveauer til at være for høje eller for lave.

Egenskaber for bufferopløsning

Egenskaber for bufferopløsning

En nem måde at identificere og skelne buffere fra andre typer løsninger på er at kende deres egenskaber. Nogle af egenskaberne ved buffere omfatter:

  1. Har evnen til at opretholde den oprindelige pH på trods af tilsætning af andre opløsninger såsom vand, stærke baser eller stærke syrer med visse niveauer;
  2. Kan opretholde den oprindelige pH-værdi, selvom opløsningen gennemgår en fortyndingsproces;
  3. Kraften til at opretholde pH vil være større, hvis den har et stort antal mol;
  4. I stand til at opretholde værdien af ​​Ka, både ved en temperatur, der ændrer sig hyppigt, eller ved en konstant temperatur.

Læs: Væske

Bufferløsningsprincip

Bufferløsningsprincip

Bemærk venligst, at buffere er kategoriseret i 2 typer, nemlig sure og basiske opløsninger. Hvad betyder det?

  • Syrebuffer er en type opløsning fremstillet af en blanding af svag syre og dens konjugerede base, så den er effektiv til at opretholde den oprindelige pH-værdi under sure forhold;
    Et eksempel på en syrebuffer er CH3COOH og CH3COOeller CH3COOH og CH3COONa, HF og NaF samt NaH2PO4 og NaHPO4.
  • Basebuffer er en type opløsning, der kommer fra en svag base og dens konjugerede syre, som er blandet, så den er i stand til at opretholde den oprindelige pH under alkaliske forhold.
    Et eksempel på en basebuffer er N2H4 og N2H5+ samt NH3 og NH4+.

Syrer og baser blandet med deres respektive konjugater vil give anledning til ionligevægt i vand. Som et resultat er bufferopløsningen i stand til at holde pH inden for et vist område uden at ændre meget.

Så hvordan virker det? Her er en enkel illustration for at tydeliggøre:

  • Hvis blandingen af ​​svage baser (NH4OH) og dens konjugerede syre tilsættes til en lille mængde base, vil en reaktion ske med OH-ionen.og positive ioner fra den konjugerede syre (NH4+);
  • Hvis blandingen af ​​svage syrer (CH3COOH) og dens konjugerede base (CH3COO) tilsættes til en relativt lille mængde syreopløsning, vil der ske en reaktion mellem H. ioner+ og negative ioner fra konjugatbasen (CH3COO).

Læs: Støkiometri

Bufferløsningsfunktion

Bufferløsningsfunktion

I hverdagen har buffere meget vigtige anvendelser for mennesker og planter. Hvad er de tilsigtede funktioner?

  • For planter bruges buffere til at balancere pH-niveauer i planter, der dyrkes ved hjælp af et hydroponisk system. Afbalancerede pH-niveauer vil have en god effekt på planteudviklingen;
  • For mennesker spiller buffere en rolle i at holde blodets pH uændret. pH-niveauet i blodet opretholdes korrekt, så metaboliske processer i kroppen forløber gnidningsløst. Typerne er hæmoglobinbuffer, fosfatbuffer og carbonatbuffer;
  • For mennesker har buffere stadig en anden funktion, nemlig at opretholde et ensartet pH-niveau i munden, så det ikke forårsager huller i tænderne. Opløsningen til at opretholde pH frigives af spyt, så syren fra mad, der kommer ind i munden, kan neutraliseres.

Bufferløsningskapacitet

Bufferløsningskapacitet

Faktisk har bufferopløsningen en kapacitet, som også er kendt som bufferintensiteten eller bufferindekset. Bufferkapacitet er et mål, der viser bufferens evne til at opretholde et ensartet pH-niveau, når det blandes med en stærk base eller stærk syre.

Intensiteten af ​​bufferen er stærkt påvirket af mængden af ​​indholdet af baserne eller syrerne i hver opløsning. Den bufferopløsning, der har den største kapacitet, er den opløsning, der indeholder store mængder syrer eller salte.

For eksempel CH3COOH og CH3COONa udgjorde 2 mol større kapacitet end kombinationen af ​​CH3COOH og CH3COONa som kun udgør 1 mol.

I mellemtiden, hvis indholdet er lille, er bufferkapaciteten også lille. Et bufferindeks med et højt niveau vil arbejde mere effektivt for at neutralisere syrer eller baser, før der sker en væsentlig ændring i pH.

Derudover påvirkes bufferkapaciteten også af forholdet mellem antallet af mol syre-salt eller base-salt. En stor sammenligning giver naturligvis en buffer, hvis intensitet også er stor.

For eksempel CH3COOH og CH3COONa hvis forhold er 1:1 (værdien er lig med 1) er større end CH3COOH og CH3COONa hvis forhold er 1:2 (værdien bliver 0,5).

Læs: Densitetsformel

Bufferopløsningsformel

Bufferopløsningsformel

Reklame

Hvordan beregnes buffere? Der er en formel, der skal anvendes for at udføre disse beregninger. Formlen er opdelt i to nemlig speciel syrebuffer og alkalisk buffer.

For det første er formlen for syrebufferopløsningen som følger:

bufferopløsningsformelbillede
[H+] refererer til koncentrationen af ​​H. ioner+

Ka refererer til konstanten af ​​syreligevægten

V er valensen, som er mængden af ​​den svage konjugatbase eller ionindhold

For det andet er formlen for en alkalisk bufferopløsning:

formel for alkalisk bufferopløsning
[ÅH] er den koncentration, som OH-ionen besidder

Kb er en konstant for base ligevægt

V er valensen, som er mængden af ​​konjugeret syre eller svag ionindhold

Eksempler på bufferløsningsproblemer og deres diskussion

Eksempler på bufferløsningsproblemer og deres diskussion

Her er et eksempelspørgsmål for at forbedre din forståelse af buffere:

1. CH opløsning3COOH 0,1 M, Ka (10-5) så meget som 200 ml blev tilsat til CH-opløsningen3Også 200 ml 0,1 M COONa, hvad er så pH i blandingen?

Det første trin er at beregne mol af hver opløsning først:

mol CH3COOH = mv = 0,1200 = 20 mmol

mol CH3COONa = m v = 0,1 200 = 20 mmol

Derefter direkte ind i bufferformlen for en syrebuffer:

formel eksempel problem nr. 1 buffer buffer løsning

Baseret på disse beregninger er koncentrationen af ​​H. ioner+ allerede kendt dvs. Indtast derefter beregningen for at finde pH, nemlig:

Færdiggørelse af prøvebufferopløsning nr. 1

Så pH af den resulterende blanding er 5.

2. NH-opløsning3 0,1 M Kb (10-5) så meget som 400 ml blandet med en opløsning af NH4Cl 0,1 M så meget som 200 ml. Bestem pH-værdien af ​​blandingen, der vises på grund af blandingen!

Det første trin er at finde ud af opløsningens mol, nemlig:

mol af NH3 = mv = 0,1400 = 40 mmol

mol af NH4Cl = mv = 0,1200 = 20 mmol

Brug derefter basebufferformlen til at bestemme koncentrationen af ​​OH ionersom vil blive brugt til at beregne pH senere.

Løsning af problem nr. 2 bufferløsning

Indtast derefter beregningen af ​​blandingens pH, nemlig:

pOH = – log [OH] = 5 – log 4

pH = 14 – pOH

pH = 14 – (5 – log 4) = 9 + log 4

Konklusion

Buffer er en opløsning, der er i stand til at opretholde det oprindelige pH-niveau inden for et bestemt område efter tilsætning af en lille mængde syre- eller baseopløsning. Der er 2 typer, nemlig en syrebuffer fra en svag syre og dens salt og en alkalisk buffer fra en svag base og dens salt.

Det er vigtigt at lære om bufferløsninger, der har en funktion i livet. Forstår ikke kun arbejdsprincippet, men kender også pH-værdien af ​​blandingen af ​​bufferen, der er blevet dannet, og syre-base-reaktionen for at danne en buffer.

X LUK

Annoncer

REKLAME

X LUK

insta story viewer