Главная страница Случайная страница
КАТЕГОРИИ:
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
Механизм действия буферных систем
|
|
Сущность буферного действия смеси слабой кислоты с ее солью можно рассмотреть на примере ацетатного буферного раствора. При добавлении к нему сильной кислоты (например, HCl) происходит реакция:
| CH3COONa + HCl = NaCl + CH3COOH | – молекулярное уравнение |
| CH3COO– + Na+ + H+ + Cl– = Na+ + Cl– + CH3COOH | – полное ионное уравнение |
| H+ + CH3COO– = CH3COOH | – сокращенное ионное уравнение |
В результате этого воздействия сильная кислота замещается на эквивалентное количество плохо диссоциированной слабой кислоты буферной системы, поэтому концентрация ионов Н+ (активная кислотность) в растворе существенно не изменяется.
Пока солевая компонента буферной системы не расходуется в данной реакции раствор в той или иной степени будет сохранять свое буферное действие.
При добавлении к буферной смеси сильного основания (например, NaOH) происходит реакция:
| CH3COOH + NaOH = CH3COONa + H2O | – молекулярное уравнение |
| CH3COOH + Na+ + OH– = CH3COO– + Na+ + H2O | – полное ионное уравнение |
| CH3COOН + OH– = CH3COO– + H2O | – сокращенное ионное уравнение |
В результате сильное основание замещается на эквивалентное количество нейтральной соли буферной системы, поэтому концентрация ионов водорода в ней опять изменится незначительно.
Буферное действие раствора при этом будет наблюдаться пока полностью не расходуется слабая кислота.
Если к буферному раствору попеременно добавлять в небольших количествах сильную кислоту или щелочь, то его буферное действие сможет сохраняться более длительное время, т.к. в результате протекающих реакций буферная система будет периодически восстанавливать свой первоначальный количественный и качественный состав.
Для кислотной буферной системы, образованной двумя солями механизм действия будет аналогичным. Рассмотрим его на примере фосфатного буфера: NaH2PO4 + Na2HPO4.
Добавленная к нему сильная кислота провзаимодействует с солевой компонентой системы и заместится на эквивалентное количество компоненты, играющей роль слабой кислоты.
| Na2HPO4 + HCl = NaH2PO4 + NaCl | – молекулярное уравнение |
| 2Na+ + HPO42– + H+ + Cl– = 2Na+ + H2PO4– + Cl– | – полное ионное уравнение |
| HPO42– + H+ = H2PO4– | – сокращенное ионное уравнение |
Внесенная щелочь, наоборот, заместится на эквивалентное количество нейтральной солевой компоненты буфера:
| NaH2PO4 + NaOH = Na2HPO4 + H2O | – молекулярное уравнение |
| Na+ + H2PO4– + Na+ + OH– = 2Na+ + HPO42– + H2O | – полное ионное уравнение |
| H2PO4– + OH– = HPO42– + H2O | – сокращенное ионное уравнение |
Механизм действия основных буферных систем рассмотрим на примере аммиачного буфера.
Добавленная к нему сильная кислота провзаимодействует со слабым основанием и заместится на эквивалентное количество солевой компоненты буфера:
| NH3 + HCl = NH4Cl | – молекулярное уравнение |
| NH3 + H+ + Cl– = NH4+ + Cl– | – полное ионное уравнение |
| NH3 + H+ = NH4+ | – сокращенное ионное уравнение |
Щелочь вступит в реакцию с солью буферной системы и вместо нее образуется эквивалентное количество слабого основания:
| NH4Cl + NaOH = NH3 + H2O + NaCl | – молекулярное уравнение |
| NH4+ + Cl– + Na+ + OH– = NH3 + H2O + Na+ + Cl– | – полное ионное уравнение |
| NH4+ + OH– = NH3 + H2O | – сокращенное ионное уравнение |
Таким образом, рассмотренные примеры показывают, что буферное действие растворов независимо от их состава обусловлено взаимодействием внесенных в них ионов Н+ или ОН– с соответствующим компонентом буфера. В результате этого происходит их связывание в растворе за счет образования слабодиссоциированного продукта реакции, т.е. (говоря другими словами) перевод в потенциальную кислотность либо основность. Вследствие этого активная кислотность (основность) самой буферной системы существенно не изменяется и остается на первоначальном уровне.