Puffer rendszerek és hatásmechanizmusuk
Kezdőlap | Rólunk | visszacsatolás
A pufferoldatok olyan oldatok, amelyek pH-ja kis mértékben változik, amikor kis mennyiségű erős sav vagy lúgot adnak hozzájuk, és hígítás esetén is.
A protonelmélet szempontjából a legegyszerűbb pufferoldat egy gyenge savból és konjugált bázisából vagy gyenge bázisából és konjugált savjából áll.
A pufferrendszerek osztályozása
1. Savas. Ezek gyenge savakból és sójából állnak. Például az acetátpuffer-rendszer (CH3COOH + CH3COOHa), a szénhidrogén-puffer-rendszer (H2C03 + NaHCO3).
2. Alapvető. Gyengébb bázisból és sójából áll. Például ammónia pufferrendszer (NH3H × 2O + NH4C1).
3. Sóoldat. Ezek savas és közepes sóból vagy két savas sóból állnak. Például a karbonát pufferrendszer (NaHCO3 + Na2CO3), a foszfátpufferrendszer (KH2 PO4 + K2 HPO4).
4. Aminosav és fehérje. Ha egy aminosav vagy fehérje molekula teljes töltése nulla (izoelektromos állapot), akkor ezeknek a vegyületeknek a oldata nem puffer. Pufferhatásuk akkor kezdődik, amikor valamilyen sav vagy lúg adagolódik hozzájuk.
A pufferrendszerek hatásmechanizmusa:
1. Vékonyodás. Vízzel hígítva mindkét komponens koncentrációja a pufferrendszerben ugyanolyan mértékben csökken, így az arányuk nagysága nem változik. pK (sav) és pK (bázis) egy adott hőmérsékleten állandóak, és nem függnek a hígítástól. Valójában a sav és a só koncentrációjának az acetátpuffer-rendszerben való egyidejű csökkenése vízzel hígított 0,1 M-tól 0,001 M-ig változik a pufferoldat pH-ja 4,63-ról 4,73-ra. Következésképpen a hígítás végül kevéssé változtatja meg a pufferrendszerek pH-ját.
2. Savak és bázisok hozzáadása. Ha kis mennyiségű erős sav vagy bázis adódik, a pufferrendszerek pH-értéke jelentősen változik. Például vegyünk figyelembe egy acetát puffert:
Ha az acetátpufferhez kis mennyiségű HCl-ot adunk, a H + ionok kölcsönhatásba lépnek a pufferoldat fő komponensével:
H + + CH3COO- # 8644; CH3COOH.
A CH3COOH disszociációjának mértéke kicsi, és a [H +] koncentrációja gyakorlatilag változatlan marad. A pufferoldat pH-értéke csökken, de kissé.
Így ha az acetátpufferhez X mol / l HCl-ot adunk, akkor a pufferrendszer pH-értékének kiszámítására szolgáló egyenlet a következő alakú:
pH = pK (sav) + lg
Ha kis mennyiségű NaOH-ot adunk hozzá, az OH-ionokat semlegesítjük a pufferoldat savkomponensével:
OH - + CH3COOH # 8644; CH3COO- + H20.
Ennek eredményeként a hozzáadott erős bázist egy egyenlő mennyiségű gyenge konjugált bázis (CH3COO-) helyettesíti, amely kisebb hatást gyakorol a tápközeg reakciójára. A pufferoldat pH-ja nő, de kissé.
Így ha az acetátpufferhez Y mol / l NaOH-t adunk, akkor a pufferrendszer pH-értékének kiszámítására szolgáló egyenlet a következőképpen alakul:
pH = pK (sav) + lg
A (B) pufferkapacitás az erős sav vagy lúg ekvivalensének móljainak száma, amelyet 1 liter pufferoldathoz kell hozzáadni, hogy a pH-t egyenként változtassa.
A rendszer pufferkapacitását a hozzáadott sav (sav) vagy bázis (lúg) (Vos.) Tekintetében határozzák meg, és a következő képletekkel számolják:
Vkisl. = Vos. =