Γιατί είναι δυνατόν να παρασκευαστεί ένα ρυθμιστικό διάλυμα από αδύναμη βάση και το συζευγμένο οξύ του;

Ένα ρυθμιστικό διάλυμα είναι σε θέση να αντισταθεί σε μεταβολές στο pH κατά την προσθήκη οξέος ή βάσης. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι περιέχει ένα αδύναμο οξύ και τη συζευγμένη βάση του, ή μια αδύναμη βάση και το συζευγμένο οξύ του, σε μια σχεδόν ισότιμη αναλογία. Εδώ είναι γιατί αυτό λειτουργεί:

Πώς μια αδύναμη βάση και το συζευγμένο οξύ της σχηματίζουν ένα ρυθμιστικό:

1. Αδύναμη βάση: Μια αδύναμη βάση δεν ιονίζεται εντελώς σε διάλυμα, που σημαίνει ότι μόνο μερικώς δέχεται πρωτόνια (Η+). Αυτό αφήνει ένα σημαντικό μέρος της βάσης στην αρχική της μορφή.

2. συζευγμένο οξύ: Το συζευγμένο οξύ της αδύναμης βάσης σχηματίζεται όταν η βάση δέχεται ένα πρωτόνιο. Αυτό το οξύ είναι επίσης αδύναμο, που σημαίνει ότι δεν διαχωρίζεται πλήρως στη βάση και Η+.

3. Ισορροπία: Η αδύναμη βάση και το συζευγμένο οξύ της υπάρχουν σε ισορροπία στο διάλυμα. Αυτό σημαίνει ότι αντιδρούν συνεχώς μεταξύ τους, σχηματίζοντας και σπάζοντας.

Πώς το buffer αντιστέκεται στο pH αλλάζει:

* Προσθήκη οξέος (Η+): Όταν προσθέτετε οξύ στο ρυθμιστικό διάλυμα, τα υπερβολικά ιόντα Η+ αντιδρούν με την αδύναμη βάση. Αυτό μετατοπίζει την ισορροπία για να ευνοήσει το σχηματισμό του συζευγμένου οξέος. Η αντίδραση ουσιαστικά "καταναλώνει" την προστιθέμενη Η+, εμποδίζοντας μια μεγάλη αλλαγή στο ρΗ.

* Προσθήκη βάσης (oh-): Όταν προσθέτετε βάση, τα ιόντα αντιδρούν με το συζευγμένο οξύ, μετατοπίζοντας την ισορροπία για να ευνοήσει το σχηματισμό της αδύναμης βάσης. Αυτό καταναλώνει το προστιθέμενο OH-, εμποδίζοντας μια μεγάλη αύξηση στο pH.

Συνοπτικά:

Το ρυθμιστικό σύστημα βασίζεται στην ικανότητα της αδύναμης βάσης και του συζευγμένου οξέος του να αντιδράσει με πρόσθετα οξέα και βάσεις, αντίστοιχα. Η ισορροπία μεταξύ τους επιτρέπει την κατανάλωση αυτών των προστιθέμενων ιόντων, ελαχιστοποιώντας την επίδραση στο συνολικό ρΗ του διαλύματος.

Παράδειγμα:

Ένα κοινό σύστημα buffer χρησιμοποιεί αμμωνία (NH3, μια αδύναμη βάση) και το συζευγμένο οξύ, ιόν αμμωνίου (NH4+). Όταν προστίθεται οξύ, αντιδρά με το NH3 για να σχηματίσει NH4+, ενώ όταν προστίθεται βάση, αντιδρά με NH4+ για να σχηματίσει NH3. Αυτή η ισορροπία διατηρεί το ρΗ σχετικά σταθερό.