TAMPON ÇÖZELTILER: ÖZELLIKLER, HAZIRLIK, ÖRNEKLER - KIMYA - 2024

Tampon çözeltileri veya tamponlar nedeniyle pH değişiklikleri azaltabilir olanlardır iyonları H ₃ O ⁺ ve OH ^- . Bunların yokluğunda, bazı sistemler (fizyolojik olanlar gibi), bileşenleri pH'daki ani değişikliklere çok duyarlı olduğundan zarar görür.

Tıpkı otomobillerdeki amortisörlerin hareketlerinin neden olduğu etkiyi azaltması gibi, tamponlar da aynı şeyi yapar ancak çözümün asitliği veya bazlığı ile. Ayrıca tamponlar, verimli oldukları belirli bir pH aralığı oluşturur.

Aksi takdirde, H ₃ O ⁺ iyonları çözeltiyi asitleştirecek (pH 6'nın altındaki değerlere düşecektir ), bu da reaksiyon performansında olası bir değişikliğe neden olacaktır. Aynı örnek, 7'den büyük olan temel pH değerleri için de uygulanabilir.

karakteristikleri

Kompozisyon

Esasen bir asitten (HA) veya zayıf bir bazdan (B) ve konjuge baz veya asitlerinin tuzlarından oluşurlar. Sonuç olarak iki tür vardır: asit tamponları ve alkali tamponlar.

Asit tampon HA / A 'ya tekabül ^- çifti A, ^- iyonları ile zayıf bir asit HA ve etkileşime girer konjugat bazıdır - Na gibi ⁺ - formu, sodyum tuzları. Bu şekilde çift, potasyum veya kalsiyum tuzları olabilmesine rağmen HA / NaA olarak kalır.

Zayıf asit HA'dan türetilmiştir, asidik pH aralıklarını (7'den az) aşağıdaki denkleme göre tamponlar:

HA + OH ^- => A ^- + H ₂ O

Bununla birlikte, zayıf bir asit olduğundan, konjuge bazı, tüketilen HA'nın bir kısmını yeniden oluşturmak için kısmen hidrolize edilir:

A ^- + H ₂ O <=> HA + OH ^-

Öte yandan, alkalin tamponlar B / HB ⁺ çiftinden oluşur , burada HB ⁺ zayıf bazın konjuge asididir. Genellikle HB ⁺ , klorür iyonları ile tuzlar oluşturur ve çifti B / HBCl olarak bırakır. Bu tamponlar, temel pH aralıklarını (7'den büyük) tamponlar:

B + H ₃ O ⁺ => HB ⁺ + H ₂ O

Ve yine, HB ⁺ tüketilen B'nin bir kısmını yeniden oluşturmak için kısmen hidrolize edilebilir:

HB ⁺ + H ₂ O <=> B + H ₃ O ⁺

Hem asitleri hem de bazları nötralize ederler

Asidik tamponlar asidik pH'ı ve bazik alkalin tamponunu tamponlarken, her ikisi de bu kimyasal denklem serileri aracılığıyla H ₃ O ⁺ ve OH ^- iyonları ile reaksiyona girebilir :

A ^- + H ₃ O ⁺ => HA + H ₂ O

HB ⁺ + OH ^- => B + H ₂ O

Bu nedenle, HA / A ^- çifti durumunda HA , OH ^- iyonlarıyla reaksiyona girerken, A ^- - konjuge baz ^- H ₃ O ⁺ ile reaksiyona girer . B / HB ⁺ çiftine gelince , B, H ₃ O ⁺ iyonlarıyla reaksiyona girerken, HB ⁺ - konjuge asidi - OH ^{- ile} .

Bu, her iki tamponun hem asidik hem de bazik türleri nötralize etmesine izin verir. Yukarıdakilerin sonucu, örneğin, sabit OH ^- mol ilavesi ile karşılaştırıldığında , pH (ΔpH) değişimindeki azalmadır:

Yukarıdaki görüntü, güçlü bir baza (OH ^- verici ) karşı pH tamponunu göstermektedir .

Başlangıçta pH, HA varlığından dolayı asidiktir. Güçlü bir baz ilave edildiğinde, A ilk mol oluşur ^- ve tampon etkisi başlar.

Bununla birlikte, eğimin daha az dik olduğu bir eğri alanı vardır; yani sönümlemenin daha verimli olduğu yer (mavimsi kutu).

verim

Sönümleme verimliliği kavramını anlamanın birkaç yolu vardır. Bunlardan biri, pH eğrisinin baz hacmine karşı ikinci türevini belirlemek ve minimum değer olan Veq / 2 için V'yi çözmektir.

Veq, eşdeğerlik noktasındaki hacimdir; Bu, tüm asidi nötralize etmek için gereken baz hacmidir.

Bunu anlamanın bir başka yolu da ünlü Henderson-Hasselbalch denklemidir:

pH = pK _a + log (/)

Burada B baz, bir asit anlamına gelir, ve pKa _bir asit sabit küçük logaritmasıdır. Bu denklem hem asidik tür HA hem de konjuge asit HB ^{+ için geçerlidir} .

Bu göre çok büyük ise, giriş () pKa çıkartılmaktadır çok negatif bir değer alır, _bir . Öte yandan, bu göre çok küçükse, log değeri () pKa eklenen bir çok pozitif bir değer alır, _bir . = Log () 0 ve Ancak, pH pKa = _bir .

Yukarıdakilerin tümü ne anlama geliyor? Bu pKa için eşit bir pH'a sahip olan en az olacak ise bu ΔpH, denklem için kabul uç daha fazla olacaktır _bir ; ve pKa olarak _bir bu değer aralığı pKa belirler, her bir bileşiğin bir özelliğidir _{, bir} ± 1.

Bu aralıktaki pH değerleri, tamponun en verimli olduğu değerlerdir.

Hazırlık

Bir tampon çözelti hazırlamak için aşağıdaki adımlar akılda tutulmalıdır:

- Gerekli pH'ı ve dolayısıyla reaksiyon veya işlem sırasında mümkün olduğunca sabit tutmak istediğiniz pH'ı bilin.

- pH, tüm arasında için bir görünüm zayıf asitler, olan pKa bu bilerek _bir yakın bu değere etmektir.

- HA türleri seçildikten ve tampon konsantrasyonu hesaplandıktan sonra (ne kadar baz veya asidin nötralize edilmesi gerektiğine bağlı olarak), gerekli sodyum tuzu miktarı tartılır.

Örnekler

Asetik asit, bir pKa değerine sahiptir, _a 4.75, CH ₃ COOH; Bu nedenle, bu asit ve sodyum asetat, CH saptanmış miktarlarının bir karışımıdır ₃ COONa'nın, bir tampon oluşturan bir pH aralığında (3,75-5,75) içinde etkili bir şekilde tamponlar.

Monoprotik asitlerin diğer örnekleri benzoik (Cı ₆ H ₅ COOH) ve formik (HCOOH) asitleri . Bu pK _a değerlerinin her biri için 4.18 ve 3.68; bu nedenle, en yüksek tamponlamaya sahip pH aralıkları (3.18-5.18) ve (2.68-4.68) 'dir.

Bundan başka, örneğin fosforik asit (H olarak poliprotik asit ₃ PO ₄ ) ve karbon (H ₂ CO ₃ ) birçok pK değerlerine sahiptir _için proton salınabilir şekilde. Bu nedenle, H ₃ PO ₄ üç pKa'ya sahip _bir (2.12, 7.21 ve 12.67), H ₂ CO ₃ iki (6.352 ve 10.329) sahiptir.

Bir solüsyonda pH'ı 3 olarak korumak istiyorsanız, HCOONa / HCOOH (pK _a = 3.68) ve NaH ₂ PO ₄ / H ₃ PO ₄ (pK _a = 2.12) tamponları arasından seçim yapabilirsiniz .

İlk tampon olan formik asit, fosforik asit tamponundan pH 3'e daha yakındır; bu nedenle, HCOONa / HCOOH tamponları pH 3'te NaH ₂ PO ₄ / H ₃ PO _4'ten daha iyidir .

Referanslar

1. Day, R. ve Underwood, A. Quantitative Analytical Chemistry (5. baskı). PEARSON Prentice Hall, s 188-194.
2. Avşar Aras. (20 Nisan 2013). Mini Şoklar. Commons.wikimedia.org adresinden 9 Mayıs 2018'de alındı
3. Vikipedi. (2018). Tampon çözümü. 9 Mayıs 2018'de en.wikipedia.org adresinden erişildi.
4. Doç. Prof. Lubomir Makedonski, PhD. . Tampon çözümleri. Varna Tıp Üniversitesi.
5. Chem Collective. Arabellek öğreticileri. 9 Mayıs 2018'de, chemcollective.org adresinden alındı.
6. askIIT'liler. (2018). Tampon Çözümü. 9 Mayıs 2018'de askiitians.com adresinden alındı
7. Quimicas.net (2018). Tampon, Tampon veya Tampon Çözümleri Örnekleri. 9 Mayıs 2018'de, quimicas.net adresinden alındı