Тема: Буферные растворы и буферные системы
Вычисление рН буферных систем
жүктеу/скачать 160.5 Kb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- С(СН 3 СООН) = Скислоты
| Вычисление рН буферных систем.
Каждая из буферных смесей характеризуется определенной концентрацией водородных ионов, которую буферная система стремится сохранить при добавлении к ней кислоты или щелочи. Рассмотрим на примере ацетатной буферной смеси, что же определяет ее рН. Уксусная кислота в ацетатном буфере является слабым электролитом, при диссоциации которого образуются ионы Н+, определяющие реакцию среды: СН3СООН ↔ СН3СОО- + Н+, где степень ионизации α<<1. По закону действующих масс константа диссоциации уксусной кислоты равна (6) Из уравнения (6) находим концентрацию ионов водорода в растворе: (7) Равенство (7) справедливо для раствора, в котором содержится только одна уксусная кислота. Добавление к раствору уксусной кислоты ацетата натрия подавляет ее диссоциацию, в результате чего концентрацию молекул недиссоциированной кислоты можно принять равной общей концентрации кислоты: С(СН3СООН) = СкислотыС оль СН3СООNа как сильный электролит в водном растворе диссоциирует полностью по схеме: CH3COONa ↔ CН3СОО- + Na+ , где α =1, то Концентрация ионов СНзСОО- в растворе будет определяться ионами СН3СОО-, образованными при диссоциации соли в данной буферной смеси: С(СН3СОО-) = Ссоли. С учетом этих соотношений, можно записать, что (8) Это уравнение буферных растворов (8), уравнение буферных растворов На практике реакцию среды раствора выражают через рН, логарифмируя выражение (8) и меняя знаки на противоположные, запишем: -lgCH+ = -lgK – lgCКИСЛОТЫ + lgCСОЛИ или, заменяя -lgCH+ = pH, -lgK = pK, где рК показатель константы кислоты, получим: (9) Уравнение (9) называют уравнением буферных систем, его применяют для вычисления рН кислотных буферных растворов. Для буферной системы, образованной слабым основанием и его солью от сильной кислоты рН можно определить по уравнениям: рН = 14 – рОН (10) (11) где рК – показатель константы ионизации основания. Из приведенных уравнений следует, что рН буферного раствора зависит от величины константы диссоциации слабой кислоты или слабого основания (природа компонентов) и от соотношения концентраций компонентов буферных смесей. При равных эквивалентных концентрациях кислоты и соли, из которых готовится буферная смесь, при вычислении рН буфера можно вместо отношения концентраций компонентов использовать отношение их объемов: (12) (13) Из уравнения буферных растворов вытекают важнейшие свойства буферных растворов: Разбавление буфера не влияет на рН раствора, т.к. при разбавлении концентрация компонентов уменьшается в одинаковое число раз, а их отношение остается величиной постоянной. 2) Добавление малых количеств кислоты и щелочи в пределах буферной емкости на рН растворов не влияет. BUFFER CAPACITY OF SOLUTIONS. The ability of buffers to resist a sharp change in pH when acid or alkali is added is limited. The buffer mixture maintains the pH of the solution constant only under the condition that the amount of strong acid or alkali added to the solution does not exceed a certain value. Exceeding this amount causes a sharp change in pH, i.e. the buffer action of the solution ceases. The limit in which the buffering action is manifested is called BUFFER CAPACITY. The buffer capacity is expressed by the amount of substance, i.e. the number of equivalents of a strong acid or base (alkali), which must be added to 1 dm3 (liter) of the buffer solution in order to shift its pH by one. (14) (15) where B is the buffer capacity (VK - for acid, VS - for alkali) n is the number of equivalents of a strong acid or base, mol pH1- pH value before adding acid or alkali pH2 is the pH value after adding acid or alkali. The value of the buffer capacity depends on the concentration of the components of the buffer mixture and on the ratio between these concentrations. The largest buffer capacity for both acid and alkali: solutions with a concentration ratio of components equal to one, i.e. (16) and in such a buffer solution pH = pK. The higher the concentration of salt and acid solutions, the greater the buffer capacity; therefore, dilution of the buffer without changing the pH of the solution leads to a decrease in its buffer capacity. In living organisms, buffer systems maintain a constant pH in blood and tissues. In the process of metabolism in a living organism, large quantities of acids and acidic products are formed: ascorbic, lactic, pyruvic, acetic, and other acids. To neutralize all the acid formed in the body per day would require about 1 kg of pure crystalline alkali or 25-30 liters of an alkali solution with a concentration of 1 mol / l. Maintaining a constant pH in the body is ensured by the presence of powerful buffer systems in it. The following main buffer systems operate in the human body: hydrocarbonate, phosphate, protein and amino acid. The most powerful blood buffer systems are hemoglobin buffers (hemoglobin and oxyhemoglobin). They account for approximately 75% of the total buffering capacity of the blood. An indicator of the acid-base balance of blood is the ALKALINE RESERVE OF BLOOD - the amount of ml or cm3 of CO2 absorbed by 100 ml of blood plasma at a partial pressure of CO2 equal to 40 mm Hg. Art. The resulting value is expressed in percent by volume. Normally ALKALINE RESERVE OF BLOOD = 50-65 vol.%. The shift in blood pH to the acidic side is called ACIDOSIS, it is explained by the accumulation of CO2 in the blood. Acidosis occurs with ischemic heart disease, myocardial infarction, diabetes mellitus. The shift in blood pH to the alkaline side is called ALKALOSE. The cause of alkalosis is an increase in ALKALINE RESERVE OF BLOOD. Alkalosis is observed, for example, in liver cirrhosis. Thus, the pH of the blood is constant (7.36-7.40) due to the action of the body's buffer systems, which work in close contact with each other and the human excretory organs - kidneys, skin, intestines, lungs. Any mixture of two components capable of reacting with acid and alkali has a buffering effect. Buffer solutions are used in physiology to study the action of enzymes, to grow cultures of fungi and bacteria, and in clinical practice to colorimetrically determine the pH of biological fluids by the buffer method. жүктеу/скачать 160.5 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|