Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: Археология Биология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Техника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ? Влияние общества на человека Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления	Главная Избранные Случайная статья Познавательные Новые добавления Обратная связь FAQ Буферирование физико-химических ⇐ ПредыдущаяСтр 6 из 8Следующая ⇒ Характеристик растворов Под буферированием понимают поддерживание на заданном уровне тех или иных характеристик раствора. Такими характеристиками часто оказываются рН, концентрация ионов определенного вида, ионная сила и др. Буферирование выполняют, вводя в исследуемый раствор соответствующие буферные смеси или растворы отдельных солей в концентрациях достаточных для поддерживания на одном уровне выбранных характеристик. Буферная смесь (буфер) – смесь растворов веществ, часто электролитов, подобранных таким образом, чтобы можно было обеспечить при изменении состава среды постоянство заданных характеристик исследуемого раствора. С учетом задач исследователя состав буфера в каждом конкретном случае подбирается специально. Буфер рН. Буферные растворы для поддерживания заданных значений рН готовятся на основе сопряженных пар типа: слабая кислота - сильная соль этой кислоты и слабое основание – сильная соль этого основания. Буферирующее действие обусловлено тем, что добавляемые к буферу ионы водорода или гидроксида связываются компонентами буфера, не вызывая заметного смещения ионного равновесия в пределах некоторого достаточно узкого диапазона рН. Для различных буферных смесей диапазон буферирования, как правило, находится в пределах р К ±1 (р К - отрицательный логарифм константы диссоциации слабой кислоты или слабого основания). Меняя концентрации компонентов буфера, получают растворы с заданными значениями рН в пределах области буферирования. Исключение составляют универсальные буферные смеси с расширенными областями буферирования, в случае которых требуемые рН создаются добавками к основному составу буфера 0,2 М раствора NaOH. Составы некоторых буферных смесей приведены в табл. 6.3.  Таблица 6.3 Составы и характеристики буферных смесей [34] Авторы	Кислота		Основание	Интервал рН
Состав	р К (при 298 К)
Двухкомпонентные смеси
С.П.Серенсен	НCl	-	Глицин	1,0 …3,7
Х.Т.С.Бриттон	Лимонная – C3H4OH(COOH)3	pK (H4L)=3,1 pK (H3L-)=4,4	NaOH	2,2 … 6,5
Т.С.Макливен	Муравьиная - HCOOH	3,8	NaOH	2,8 … 4,6
Х.Т.С.Бриттон -	Уксусная - CH3COOH	4,76	CH3COONa	3,7 … 5,6
В.М. Кларк	KH2PO4	7,21	NaOH	5,8 … 8,0
В.М. Кларк	Борная - H3BO3	9,2	NaOH	8,0 … 10,0
С.П. Серенсен	Глицин (аминоуксусная)  – H2NCH2COOH	pK (СООН)=2,34 pK (NН2)=9,6	NaOH	8,2 … 10,1
С.П. Серенсен	Глицин + Na2HPO4	-	NaOH	8,3 … 11,9
И.М. Кольтгофф	Na2B4O7	-	Na2CO3	9,2 … 11,0
Универсальная буферная смесь
Х.Т.С. Бриттон –Р.А.Робинсон	0,04 М раствор фосфорной, уксусной и борной кислот		0,2 М NaOH	1,8 … 11,9

Оценку рН буферных растворов выполняют на основе анализа ионных равновесий, характеризующих данный буфер. Например, для двухкомпонентной буферной смеси слабой кислоты НА и ее соли NaA ионные равновесия можно представить набором уравнений, включающих закон действующих масс, а также условия электронейтральности и массового баланса:

[H⁺] [A^-] = K _НА [HA];

[H⁺] [OH^-] = K_w;

    [H⁺] +[Na⁺] = [OH^-] + [A^-];                                              (6.17)

[HA] + [A^-] = c _HA + c _NaА;

[Na⁺] = c _NaA).

Сочетая эти уравнения при условии, что величины [H⁺] и [OH^-] пренебрежимо малы по сравнению с аналитическими концентрациями кислоты и соли c _HA и c _NaA, а также допуская, что [A^-] = c _NaA и [HA] = c _HA можно получить следующую простую формулу для расчета рН буфера (формула Хендерсона):

.                           (6.18)

Подобным же образом нетрудно вывести выражение для оценки рН смеси слабого основания и его соли.

При использовании уравнения (6.18) необходимо иметь в виду, что оно не выполняется если:

· кислота является слишком сильной - нельзя пренебречь величиной [H⁺], или слишком слабой – нельзя пренебречь [OH^-].

· аналитические концентрации c _HA и c _NaA слишком малы (по грубым оценкам меньше 10^-3 моль/л). 

Эффективность буферирования характеризуют буферной ем­костью[12] (b) равной: 

где: с_МеОН и с _НА - концентрация сильной щелочи или кислоты, специально добавляемых к буферному раствору.

Буферная емкость кислотно-основного буфера соответствует чис­лу эквивалентов сильной кислоты или щелочи, которое необходимо добавить к одному литру раствора, чтобы изменить его рН на еди­ницу. Величина b возрастает при увеличении начальных кон­центраций образующих буфер компонентов и максимальна приих равенстве. Из формулы (6.18) следует, при изменении соотношения между компонентами буфера в 10 раз (например, от значения 1:1 до значения 1:10) рН изменится на единицу. Этот интервал изменения отношения концентраций принимают за максимально возможный для буферных смесей. Смесь теряет свойства буфера при более высоких соотношениях концентраций составляющих компонентов.

Для двухкомпонентной буферной смеси буферную емкость можно рассчитать по уравнению:

                          (6.19)

Типичным буфером рН является ацетатный буфер, Бриттона - Вальполя (см. табл.6.4). Этот буфер представляет собой смесь уксусной кислоты и ацетата натрия, концентрации которых задают соответственно требуемому значению рН в пределах рабочего диапазона рН (см. табл. 6.4).

Таблица 6.4