Γιατί προστίθεται η μεταβολή του ρυθμιστικού αντιστάθμου στο ρΗ όταν προστίθεται μικρή ποσότητα οξέος ή βάσης;

Τα ρυθμιστικά αντιστέκονται στις μεταβολές στο ρΗ όταν προστίθενται μικρές ποσότητες οξέος ή βάσης λόγω της μοναδικής τους σύνθεσης. Ένα ρυθμιστικό διάλυμα συνήθως αποτελείται από ένα αδύναμο οξύ και τη συζευγμένη βάση του, ή μια αδύναμη βάση και το συζευγμένο οξύ του. Όταν μια μικρή ποσότητα οξέος προστίθεται σε ένα ρυθμιστικό διάλυμα, το αδύναμο οξύ δίνει πρωτόνια (Η+) στο διάλυμα, εμποδίζοντας μια σημαντική μείωση του ρΗ. Αντίθετα, όταν προστίθεται μια μικρή ποσότητα βάσης, η συζευγμένη βάση δέχεται πρωτόνια, εμποδίζοντας μια σημαντική αύξηση του ρΗ.

Ακολουθεί μια απλοποιημένη εξήγηση:

1. Αδύναμο ρυθμιστικό οξέος :

Εξετάστε ένα ρυθμιστικό διάλυμα που περιέχει ένα αδύναμο οξύ (ΗΑ) και τη συζευγμένη βάση του (Α-). Όταν προστίθεται μια μικρή ποσότητα οξέος, συμβαίνει η ακόλουθη αντίδραση:

ΗΑ + Η + → Α- + Η3Ο + (ιόν υδρονίου)

Σε αυτή την αντίδραση, το αδύναμο οξύ (ΗΑ) δωρίζει πρωτόνια στο διάλυμα, συνδυάζοντας με τα προστιθέμενα ιόντα Η+ για να σχηματίσει περισσότερο από τη συζευγμένη βάση του (Α-). Αυτό εμποδίζει τη σημαντική μείωση του ρΗ επειδή τα πρόσθετα ιόντα Η+ καταναλώνονται από το ασθενές οξύ.

2. Αδύναμη βάση βάσης :

Ομοίως, ένα ρυθμιστικό διάλυμα που περιέχει μια αδύναμη βάση (b) και το συζευγμένο οξύ (HB+) μπορεί να εξουδετερώσει μικρές ποσότητες προστιθέμενης βάσης:

B + OH- → HB + + H2O (νερό)

Σε αυτή την περίπτωση, το συζευγμένο οξύ (ΗΒ+) δέχεται τα προστιθέμενα ιόντα υδροξειδίου (ΟΗ-), μετατρέποντάς τα σε μόρια νερού και αυξάνοντας τη συγκέντρωση της συζευγμένης βάσης (Β). Αυτό εμποδίζει μια σημαντική αύξηση του ρΗ επειδή τα προστιθέμενα ιόντα απομακρύνονται αποτελεσματικά.

Η χωρητικότητα του ρυθμιστικού διαλύματος ή η χωρητικότητα ρυθμίσεων καθορίζουν πόσο οξύ ή βασική βύθιση μπορεί να εξουδετερωθεί πριν από την αλλαγή του ρΗ του. Αυτή η χωρητικότητα εξαρτάται από τις συγκεντρώσεις του ασθενούς οξέος και τη συζευγμένη βάση του (ή την αδύναμη βάση και το συζευγμένο οξύ) του στο ρυθμιστικό διάλυμα. Τα ρυθμιστικά είναι απαραίτητα σε διάφορες εφαρμογές, συμπεριλαμβανομένων των βιολογικών συστημάτων (όπου το ρΗ είναι κρίσιμο για ενζυμική δραστηριότητα), αναλυτική χημεία (διατήρηση σταθερού ρΗ για τιτλοδότηση) και βιομηχανικές διεργασίες (ελέγχοντας το ρΗ στην κατασκευή).