Kemian perusteet: Mikä on puskuri?

puskuri on ratkaisu jotka sisältävät joko a heikko happo ja se on suola tai a heikko pohja ja se on suola, joka kestää muutoksia pH. Toisin sanoen puskuri on joko heikon hapon ja sen konjugaattiemäksen tai heikon emäksen ja sen konjugaattihapon vesiliuos. Puskuria voidaan kutsua myös pH-puskuriksi, vetyionipuskuriksi tai puskuriliuokseksi.

puskureita Niitä käytetään pitämään vakaa pH liuoksessa, koska ne voivat neutraloida pieniä määriä emäksen lisähappoa. Tietylle puskuriliuokselle on toimiva pH-alue ja asetettu määrä happoa tai emästä, joka voidaan neutraloida ennen kuin pH muuttuu. Hapon tai emäksen määrää, joka voidaan lisätä puskuriin ennen sen pH: n muuttamista, kutsutaan puskurikapasiteetiksi.

Henderson-Hasselbalch-yhtälö voidaan käyttää puskurin likimääräisen pH: n mittaamiseen. Yhtälön käyttämiseksi syötetään alkupitoisuus tai stoikiometrinen konsentraatio tasapainokonsentraation sijasta.

Puskurikemiallisen reaktion yleinen muoto on:

HA ⇌ H⁺ + A⁻

• veri - sisältää bikarbonaattipuskurijärjestelmää
• TRIS-puskuri
• fosfaattipuskuri

Kuten mainittiin, puskurit ovat käyttökelpoisia tietyillä pH-alueilla. Tässä on esimerkiksi tavallisten puskurointiaineiden pH-alue:

Kun puskuriliuos valmistetaan, liuoksen pH säädetään saamaan se oikealle tehokkaalle alueelle. Tyypillisesti lisätään vahvaa happoa, kuten suolahappoa (HCl) happamien puskurien pH: n alentamiseksi. Lisätään vahvaa emästä, kuten natriumhydroksidiliuosta (NaOH), emäksisten puskurien pH: n nostamiseksi.

Puskurin toiminnan ymmärtämiseksi tarkastellaan esimerkkiä puskuriliuoksesta, joka on valmistettu liuottamalla natriumasetaatti etikkahappoon. Etikkahappo on (kuten nimestä voi kertoa) happo: CH₃COOH, kun taas natriumasetaatti dissosioituu liuoksessa, jolloin saadaan konjugoituneita emäksiä, CH: n asetaatti-ioneja₃KUJERTAA^-. Reaktion yhtälö on:

CH₃COOH (aq) + OH^-(aq) - CH₃KUJERTAA^-(aq) + H₂O (aq)

Jos tähän liuokseen lisätään vahvaa happoa, asetaatti-ioni neutraloi sitä:

CH₃KUJERTAA^-(aq) + H⁺(aq) - CH₃COOH (aq)

Tämä siirtää alkuperäisen puskurireaktion tasapainoa pitäen pH: n vakaana. Toisaalta vahva emäs reagoisi etikkahapon kanssa.

Useimmat puskurit toimivat suhteellisen kapealla pH-alueella. Poikkeuksena on sitruunahappo, koska sillä on kolme pKa-arvoa. Kun yhdisteellä on useita pKa-arvoja, puskurille saadaan suurempi pH-alue. Puskureita on myös mahdollista yhdistää, jos niiden pKa-arvot ovat lähellä (eroavat 2: lla tai vähemmän), ja säätää pH vahvalla emäksellä tai hapolla vaaditun alueen saavuttamiseksi. Esimerkiksi McIvainen puskuri valmistetaan yhdistämällä Na: n seoksia₂PO₄ ja sitruunahappo. Yhdisteiden välisestä suhteesta riippuen puskuri voi olla tehokas pH: sta 3,0 - 8,0. Seos sitruunahappo, boorihappo, monokaliumfosfaatti ja dietyylibarbituiinihappo voivat peittää pH-alueen 2,6 - 2 12!

• Puskuri on vesiliuos, jota käytetään pitämään liuoksen pH melkein vakiona.
• Puskuri koostuu heikosta haposta ja sen konjugaatista tai heikosta emäksestä ja sen konjugaattihaposta.
• Puskurin kapasiteetti on hapon tai emäksen määrä, joka voidaan lisätä, ennen kuin puskurin pH muuttuu.
• Esimerkki puskuriliuoksesta on veressä oleva bikarbonaatti, joka ylläpitää kehon sisäistä pH: ta.

• Butler, J. N. (1964). Ioninen tasapaino: Matemaattinen lähestymistapa. Addison-Wesley. s. 151.
• Carmody, Walter R. (1961). "Helposti valmistettava laaja valikoima puskurisarjoja". J. Chem. Educ. 38 (11): 559–560. doi:10,1021 / ed038p559
• Hulanicki, A. (1987). Happojen ja emästen reaktiot analyyttisessä kemiassa. Kääntäjä Masson, Mary R. Horwood. ISBN 0-85312-330-6.
• Mendham, J.; Denny, R. C.; Barnes, J. D.; Thomas, M. (2000). "Liite 5". Vogelin oppikirja kvantitatiivisesta kemiallisesta analyysista (5. painos). Harlow: Pearson-koulutus. ISBN 0-582-22628-7.
• Skorpioni, R. (2000). Happojen perusteet, emäkset, puskurit ja niiden soveltaminen biokemiallisiin järjestelmiin. ISBN 0-7872-7374-0.