Kémia alapjai: Mi az a puffer?

A ütköző egy megoldás vagy a gyenge sav és annak só vagy a gyenge alap és annak só, amely ellenáll a pH. Más szavakkal, a puffer vagy gyenge sav és annak konjugált bázisának, vagy gyenge bázisának és konjugált savjának vizes oldata. Egy puffert pH-puffernek, hidrogénion-puffernek vagy pufferoldatnak is nevezhetünk.

Pufferek az oldatok stabil pH-jának fenntartására használják, mivel ezek kis mennyiségű bázissavat semlegesíthetnek. Egy adott pufferoldat számára működő pH-tartomány és meghatározott mennyiségű sav vagy bázis áll, amelyet semlegesíteni sem lehet, mielőtt a pH meg nem változhat. Azon sav- vagy bázismennyiség, amelyet a pufferhez hozzáadhatunk a pH megváltoztatása elõtt, pufferkapacitásának nevezzük.

Az Henderson-Hasselbalch egyenlet felhasználható a puffer megközelítő pH-jának meghatározására. Az egyenlet alkalmazásához az egyensúlyi koncentráció helyett a kezdeti koncentrációt vagy a sztöchiometrikus koncentrációt kell megadni.

A puffer kémiai reakció általános formája:

HA ⇌ H⁺ + A⁻

• vér - tartalmaz egy bikarbonát puffer rendszert
• TRIS puffer
• foszfát puffer

Mint már említettük, a pufferek specifikus pH-tartományokban használhatók. Például itt van a közönséges pufferelő szerek pH-tartománya:

Amikor pufferoldatot készítünk, az oldat pH-ját úgy állítjuk be, hogy a megfelelő effektív tartományba kerüljön. Jellemzően erős savat, például sósavat (HCl) adunk hozzá, hogy csökkentse a savas pufferek pH-ját. Erős bázist, például nátrium-hidroxid-oldatot (NaOH) adunk hozzá, hogy az lúgos pufferek pH-ját megemeljük.

A puffer működésének megértése érdekében vegye figyelembe a pufferoldat példáját, amelyet nátrium-acetát ecetsavban történő feloldásával állítottak elő. Az ecetsav (amint azt a névből meg lehet mondani) egy sav: CH₃COOH, míg a nátrium-acetát disszociálódik az oldatban, és így konjugált bázist, CH acetát-ionokat kapunk₃TURBÉKOL^-. A reakció egyenlete:

CH₃COOH (aq) + OH^-(aq) ⇆ CH₃TURBÉKOL^-(aq) + H₂O (aq)

Ha erõs savat adunk ehhez az oldathoz, az acetát-ion semlegesíti azt:

CH₃TURBÉKOL^-(aq) + H⁺(aq) ⇆ CH₃COOH (aq)

Ez elmozdítja a kezdeti pufferreakció egyensúlyát, miközben a pH stabil marad. Egy erős bázis viszont reakcióba lépne az ecetsavval.

A legtöbb puffer relatív szűk pH-tartományban működik. Kivétel a citromsav, mivel három pKa-értékkel rendelkezik. Ha egy vegyület több pKa-értékkel rendelkezik, akkor nagyobb pH-tartomány válik elérhetővé egy puffer számára. Puffereket is kombinálhatunk, feltéve, hogy pKa-értékeik közel állnak (legfeljebb 2-nél különböznek), és a pH-t erős bázissal vagy savval állíthatjuk be a kívánt tartomány eléréséhez. Például a McIvaine pufferét Na keverékének kombinálásával állítják elő₂PO₄ és citromsav. A vegyületek közötti aránytól függően a puffer pH-ja 3,0 - 8,0 lehet. Keveréke a citromsav, bórsav, monokálium-foszfát és dietil-barbitunsav a pH-t 2,6 és 2 12!

• A puffer vizes oldat, amelyet az oldat pH-jának közel állandó tartására használnak.
• A puffer gyenge savból és annak konjugált bázisából vagy gyenge bázisból és konjugált savból áll.
• A pufferkapacitás az a sav- vagy bázismennyiség, amely hozzáadható, mielőtt a puffer pH-ja megváltozik.
• A pufferoldat példája a bikarbonát a vérben, amely fenntartja a test belső pH-ját.

• Butler, J. N. (1964). Ionos egyensúly: Matematikai megközelítés. Addison-Wesley. o. 151.
• Carmody, Walter R. (1961). "Könnyen elkészíthető széles tartományú puffer sorozat". J. Chem. Educ. 38 (11): 559–560. doi:10.1021 / ed038p559
• Hulanicki, A. (1987). Savak és bázisok reakciói az analitikai kémiában. Fordította Masson, Mary R. Horwood. ISBN 0-85312-330-6.
• Mendham, J.; Denny, R. C.; Barnes, J. D.; Thomas, M. (2000). "5. függelék". Vogel Tankönyve a kvantitatív kémiai elemzésről (5. kiadás). Harlow: Pearson oktatás. ISBN 0-582-22628-7.
• Skorpió, R. (2000). Savak, bázisok, pufferek alapjai és alkalmazásuk a biokémiai rendszerekben. ISBN 0-7872-7374-0.