Упрощенная HTML-версия
Буферные растворы
Название в зависимости от
рН
Название по составу
Формула
Кислотные
Формиатный
HCOOH+HCOONa
Ацетатный
CH
3
COOH +CH
3
COONa
Фосфатный
NaH
2
PO
4
+Na
2
HPO
4
Щелочные
Аммиачный
NH
4
OH+NH
4
C l
Буферными свойствами обладает и индивидуальная кислая соль многопротонной
кислоты.
НА + Н
2
О = А¯ + Н
3
О
+
Ка = [А
-
] [Н
3
О
+
] [Н
3
О
+
] = Ка [НА]
[НА] [А
-
]
рН = рКа – lg [НА]
[А
-
]
В буферном растворе присутствие второго компонента протолитической пары
подавляет протолиз слабой кислоты и основания и можно считать их равновесные
концентрации равными их Сисх.
рН = рКа – lg С кисл.
С осн.
Зона буферного действия каждой протолитической пары определяется ее
рКа
и
составляет
рН
буф
= рКа ± 1
Для приготовления раствора с заданным рН выбирается протолитическая пара,
рКа
отличается от требуемого рН не более чем на единицу. Для задания определенного рН
рассчитывают соотношение компонентов буфера. Ацетатные буферные растворы имеют
рН = 4, 76 ± 1.
При выборе состава буферного раствора участвуют такие практические сведения
как доступность и дешевизна реактивов их нелетучесть, не токсичность, отсутствие
побочных реакций с компонентами анализируемого раствора.
Буферная система содержит слабые сопряженные кислоту и основание, при
добавлении к буферу сильного протолита, он взаимодействует с соответствующим
компонентом буфера. В результате этого в составе буферного раствора несколько
меняется соотношение его компонентов, рН меняется при этом мало.
рН = рКа – lg ν кисл.
ν осн.
При добавлении сильной кислоты
: рН = рКа – lg ν кисл.+ ν Н
3
О
+
ν осн. – ν Н
3
О
+
При добавлении сильного основания:
рН = рКа – lg ν кисл. – ν ОН‾
ν осн. + ν ОН‾
Характеристикой устойчивости рН буферного раствора является
буферная
емкость
. Буферную емкость определяют как производную концентрации добавленного
сильного протолита по величине рН. Буферная емкость равна числу моль сильного
протолита вызвавшего изменение рН буферного раствора на единицу.
π = 2,303 С кисл.
С осн.
С кисл. + С осн.
Максимальная буферная емкость наблюдается у тех растворов, которые содержат
равные концентрации слабой кислоты и ее соли, или слабого основания и его соли.
Буферная емкость раствора тем больше, чем выше концентрация компонентов
буферной смеси. Таким образом, применяя буферные смеси в анализе, необходимо
учитывать их емкость. Только при достаточно большой емкости буферной смеси
сохранится практическое постоянство рН раствора.