Компонентов для буфера Бриттона- Вальполя

рН	3,6	4,0	4,2	4,4	4,6	4,8	5,0	5,2	5,4
c (CH3COOH)	0,185	0,164	0,147	0,126	0,102	0, 080	0, 059	0, 042	0, 029
c (CH3COONa)	0,015	0,036	0,053	0,074	0,098	0,120	0,141	0,158	0,171

Сущность буферного действия этой системы следует рассматривать на основе анализа природы ионных равновесий:

СН₃СООNа =СН₃СОО^-+Na⁺,

CH₃COOH = CН₃COO^- + H⁺.

Ацетат натрия является сильным электролитом. Поэтому он нацело диссоциирует на ионы CH₃COO^- и Nа⁺. Уксусная                                                                                                                                                кислота диссоциирует слабо, поскольку константа диссоциации у нее очень мала (К_дис = 1,75^.10^-5) и к тому же большое количество анионов CH₃COO^-, введенных в раствор вместе, с солью, смещает равновесие диссоциации уксусной кислоты в сторону образования недиссоциированных молекул.

Равновесия в системе ацетатного буфера можно описать с помощью концентрационной константы диссоциации уксусной кислоты (К _дис), т.е.:

К _дис = [Н⁺]^.[CH₃COO^-]/[CH₃COOH]

В присутствии ацетата натрия, подавляющего диссоциацию кисло­ты, можно принять, что концентрация молекул недиссоциированной кислоты равна исходной концентрации кислоты, т.е. [CH₃COOH] = [кислота], а общая концентрация [CН₃СOO^-] практически равна аналитической концентрации соли. Отсюда следует, что [CH₃COO^-] = [соль]. С учетом этого соотношения имеем:

                          [H⁺] .                              (6.20)

После логарифмирования (6.20) и изменения знаков получается выражение:

- lg[Н⁺] = - lg К _дис- lg [кислота] + lg[соль]                     (6.21)

или

рН = р К _дис- lg [кислота] + lg[соль]                            (6.22)

где рК _дис - отрицательный логарифм константы диссоциации кислоты.

При добавлении кислоты (например, соляной) к ацетатному буферу происходит обменная реакция

CH₃COONa + HCl = NaCl + CH₃COOH

В результате этой реакции сильная кислота заменяется эквивалент­ным количеством слабой кислоты. В соответствии с законом разве­дения Оствальда увеличение концентрации уксусной кислоты понижает степень ее диссоциации. Поэтому концентрация ионов водорода в растворе увеличивается крайне незначительно.

К _дис = [α² с (СН₃СООН)]/(1 – α)

где K _дис и α - константа и степень диссоциации CH₃COOH соответственно.

При введении в буферный раствор небольших количеств щелочи происходит реакция нейтрализации, результате которой ионы ОН^- оказываются связанными уксусной кислотой с образованием слабодиссоциирующей воды:

CH₃COOH + NaOH = H₂O + СН₃СООNа,

В итоге ионное равновесие восстановится, а величина рН практически не изменится.

Разбавление также мало влияет на величину рН буферных растворов. Это свя­зано с тем, что рН буферных растворов, как следует из уравнения (6.20), зависит главным образом от соотношения концентра­ций составляющих буфер компонентов (кислоты и соли или основания и соли). Разбавление не может существенно изменить ни это соотношение, ни активность ионов гидроксония, что и определяет постоянство рН буфера. Опыт показывает, что даже значительное (в 10...20 раз) раз­бавление буферных растворов почти не меняет рН.

Приведенная интерпретация механизма буферного действия справедлива и для буферных растворов, со­стоящих из смеси слабого основания и соли, образованной ионами металла этого основания и кислотным остатком какой-либо сильной кислоты. В этом случае уравнение (6.22) будет иметь вид:

        рН = р К _ос+ lg[соль] - lg[основание],                    (6.23)       

где р К _ос - отрицательный логарифм константы диссоциации основания.

Буферная способность белков молока объясняется наличием аминных и карбоксильных групп [6].

Контрольное задание 22

Выберите и обоснуйте правильное утверждение.

22.1. Область буферирования рН основного буферного раствора можно изменить, добавляя к составу буфера:

а) щелочь;

б) соль.

22.2.  Максимальное значение буферной емкости для выбранного диапазона рН кислотного буфера можно достигнуть, увеличивая:

а) концентрацию кислоты;     

б) одновременно концентрации кислоты и соли;

22.3. Формула Хендерсона в случае кислотного буфера имеет вид

.

Если принять, что К _НА = const, то основным и достаточным условием ее применения является:

 а)[ кислота ] =[ соль ] и [ кислота ] >> [Н⁺];

 б)[ кислота ] >[ соль ] и [ соль ] >> [ОН^¯];

 в)[ кислота ] >>[Н⁺] и [ соль ] >> [ОН^¯].

22.4. Обязательным и достаточным условием гидролиза является изменение рН:

 а. правильно;

 б. неправильно;