Механизмы действия буферных систем
1) Из анализа уравнения Гендерсона-Хассельбаха ясно, что рН буферной системы не зависит от разбавления ее водой, т.к. 1-е слагаемое в уравнении (рКкис или рКосн ) - это величина постоянная. 2-е слагаемое - отношение концентраций компонентов буфера - также постоянно, т.к. при разбавлении раствора, концентрации компонентов изменяются одинаково.
2) Почему рН буферной системы не изменяется при добавлении определённых количеств сильных кислот и оснований? Ответ на этот вопрос будет найден, если понять как работает буферная система.
Разберём на примере ацетатного буфера. Если в буферную систему добавляется сильная кислота:
I DDzDM7C5CjN6r1gAqzlh68F2RMjehuRSeTzo0cDPdyvo6sc8nq9n61k6SsfZepTGZTm636zSUbZJ ppPytlytyuSnLy1J81owxpWv7qTxJP07DQ3T1qvzrPIrFldkN+F5STa6LiOcLHA5vQO7oCYvoF5x W82eQUxG90MLlwwYtTbfMepgYAtsv+2J4RjJdwomYp6kqZ/wsEkn0zFszKVne+khigJUgR1Gvbly /a2wb43Y1ZApCceqtB+GSriT2vuqBunDUAYGwwXip/5yH6J+X3PLXwAAAP//AwBQSwMEFAAGAAgA AAAhAAVlHMzfAAAACQEAAA8AAABkcnMvZG93bnJldi54bWxMj01Lw0AQhu+C/2EZwYvY3Whpbcym iFDQHpR+6HmajElodjZmt2301zue9PjyDO/7TDYfXKuO1IfGs4VkZEARF75suLKw3Syu70CFiFxi 65ksfFGAeX5+lmFa+hOv6LiOlZISDilaqGPsUq1DUZPDMPIdsbAP3zuMEvtKlz2epNy1+saYiXbY sCzU2NFjTcV+fXAW4lvyUgzf/hMXz+/mKblarl73S2svL4aHe1CRhvh3DL/6og65OO38gcugWgu3 s7GoRwFTUMLHZiJ5J9nMpqDzTP//IP8BAAD//wMAUEsBAi0AFAAGAAgAAAAhALaDOJL+AAAA4QEA ABMAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAFtDb250ZW50X1R5cGVzXS54bWxQSwECLQAUAAYACAAAACEAOP0h /9YAAACUAQAACwAAAAAAAAAAAAAAAAAvAQAAX3JlbHMvLnJlbHNQSwECLQAUAAYACAAAACEAkemq zoICAAAuBQAADgAAAAAAAAAAAAAAAAAuAgAAZHJzL2Uyb0RvYy54bWxQSwECLQAUAAYACAAAACEA BWUczN8AAAAJAQAADwAAAAAAAAAAAAAAAADcBAAAZHJzL2Rvd25yZXYueG1sUEsFBgAAAAAEAAQA 8wAAAOgFAAAAAA== "/>СН3СООН СН3СООН
Слабая кислота => слабая
СН3СОО‾ + Н+ СН3СООН
основание сильная кислота слабая
CH3COONa + НС1 => СН3СООН + NaCl
Сильная кислота реагирует с основанием, при этом образуется слабая кислота - идёт реакция нейтрализации, при этом рН не изменяется.
При введении щёлочи:
>СН3СООН + ОН - => СН3СОО - + Н2О
СН3СОО - СН3СОО -
И опять рН не изменяется, т.к. сильное основание израсходовалось на реакцию нейтрализации, а получилось столько же эквивалентов слабого основания.
СН3СООН + NaOH => CH3COONa + H2О
Основная буферная система:
NH4OH + H+ NH4+ + H2O
Слабое основание сильная кислота => слабая
NH4+ NH4+
слабая кислота слабая
NH4OH NH4 OH
Слабое основание => слабое
NH4+ + ОН- NH4ОН
слабая кислота щелочь слабое
В обоих случаях рН не изменилось, т.к. сильный электролит израсходовался на реакцию нейтрализации.
Амфолитные (белковые) буферные системы:
(СОО-)n + nН+ (СООН)n
Функция основания сильная кислота
R => R
(NH3+)m (NH3+)m
Функция кислоты
(СОО-)n (СОО-)n
Функция основания
R => R
(NH3+)m + mОН- (NH2)m + mН2О
Функция кислоты щелочь Функция слабого основания
Вводимое сильное основание (щелочь) заменилось эквивалентным количеством слабого основания, поэтому рН не изменилось.
Любая буферная система может поддерживать рН только в строго определённых пределах. Эта способность называется буферной ёмкостью.
Буферная ёмкость - В - измеряется числом эквивалентов сильной кислоты или сильного основания, которое необходимо добавить к 1л буферного раствора, чтобы изменить его рН на 1.
Различают буферную ёмкость по кислоте и по щёлочи.
Nкисл * Vкисл / Vбуф. р-ра Nщел * Vщел / Vбуф. р-ра
В кисл= --------------------------В щел = -----------------------
ΔpH ΔpH
Буферная ёмкость определяется опытным путём - путём титрования определённого объёма буферного раствора кислотой или щёлочью в присутствии какого-либо индикатора.
ΔрН = рН нач – рН кон
рН нач = рН буферной системы, определенная по уравнению Гендерсона-Хассельбаха
рН кон = рК индикатора (см. таблицу «Свойства индикаторов»)
Буферная ёмкость зависит:
1) от концентраций компонентов прямо пропорционально: чем выше концентрации компонентов, тем выше буферная емкость раствора.
2) от соотношений концентраций компонентов; буферная ёмкость максимальна при их равных концентрациях.
Дата добавления: 2016-03-15; просмотров: 1841;