Πώς μπορεί να αντισταθεί σε ένα ρυθμιστικό αντιστέκεται στο pH κατά την προσθήκη ισχυρού οξέος;
Κατανόηση buffer
* Σύνθεση: Ένα ρυθμιστικό διάλυμα αποτελείται από ένα αδύναμο οξύ και τη συζευγμένη βάση του (ή μια αδύναμη βάση και το συζευγμένο οξύ του).
* Ισορροπία: Το αδύναμο οξύ και η συζευγμένη βάση του υπάρχουν σε ισορροπία:
* Ha (ασθενές οξύ) ⇌ h + + a- (βάση συζυγούς)
* Κλειδική ιδιότητα: Η ικανότητα του ρυθμιστικού διαλύματος να αντιστέκεται στις αλλαγές του ρΗ προέρχεται από την ικανότητά του να απορροφά προστιθέμενα Η+ ή ΟΗ-ιόντα χωρίς να μετατοπίζει σημαντικά την ισορροπία.
Πώς λειτουργεί ένα buffer με ισχυρό οξύ
1. Προσθήκη ισχυρού οξέος: Όταν ένα ισχυρό οξύ (όπως HCl) προστίθεται στο ρυθμιστικό διάλυμα, απελευθερώνει ιόντα Η+.
2. Αντίδραση με συζευγμένη βάση: Τα ιόντα Η+ από το ισχυρό οξύ αντιδρούν με τη συζευγμένη βάση (Α-) που υπάρχει στο ρυθμιστικό διάλυμα.
3. Μεταβολή της ισορροπίας: Η αντίδραση μεταξύ Η+ και Α- μετατοπίζει την ισορροπία προς τα αριστερά, ευνοώντας το σχηματισμό του ασθενούς οξέος (ΗΑ).
4. Εξουδετέρωση: Αυτή η αντίδραση εξουδετερώνει αποτελεσματικά τα προστιθέμενα ιόντα Η+, εμποδίζοντας μια δραστική αύξηση του ρΗ.
5. Χωρητικότητα buffer: Το ρυθμιστικό διάλυμα μπορεί να συνεχίσει να εξουδετερώνει τα προστιθέμενα ιόντα Η+ έως ότου η συγκέντρωση του ασθενούς οξέος (ΗΑ) είναι σημαντικά υψηλότερη από τη βάση συζευγμένης βάσης (Α-). Σε αυτό το σημείο, η χωρητικότητα του ρυθμιστικού διαλύματος εξαντλείται και το pH θα αρχίσει να αλλάζει γρήγορα.
Παράδειγμα:
Εξετάστε ένα ρυθμιστικό διάλυμα οξικού οξέος (CH3COOH) και τη συζευγμένη βάση του, το οξικό ιόν (CH3COO-).
* CH3COOH ⇌ H + + CH3COO-
Εάν προσθέσετε HCl (ισχυρό οξύ) σε αυτό το buffer:
* HCl → H + + Cl-
* Τα προστιθέμενα ιόντα Η+ αντιδρούν με τα οξικά ιόντα:Η++ CH3COO- → CH3COOH
* Αυτή η αντίδραση μετατοπίζει την ισορροπία στα αριστερά, παράγοντας περισσότερο οξικό οξύ και ελαχιστοποιώντας την αύξηση της συγκέντρωσης Η+.
Συνοπτικά:
Ένα ρυθμιστικό διάλυμα αντιστέκεται στο ρΗ αλλάζει κατά την προσθήκη ισχυρού οξέος χρησιμοποιώντας τη συζευγμένη βάση του για να εξουδετερώσει τα προστιθέμενα ιόντα Η+. Αυτή η αντίδραση μετατοπίζει την ισορροπία του ρυθμιστικού συστήματος, ελαχιστοποιώντας την επίδραση του ισχυρού οξέος στο συνολικό ρΗ του διαλύματος.
