Главная страница
Навигация по странице:

  • Оснóвные буферные системы образованы слабым неорганическим или органическим основанием и солью этого основания с сильной кислотой.

  • Таким образом, любая кислотно-основная буферная система является равновесной смесью, состоящей из донора и акцептора протонов.

  • ЗАНЯТИЕ 5 Буферные растворы. Определение буферных систем и их классификация


    Скачать 228.5 Kb.
    НазваниеОпределение буферных систем и их классификация
    АнкорЗАНЯТИЕ 5 Буферные растворы.doc
    Дата23.10.2017
    Размер228.5 Kb.
    Формат файлаdoc
    Имя файлаЗАНЯТИЕ 5 Буферные растворы.doc
    ТипДокументы
    #9728
    страница1 из 5
      1   2   3   4   5

    Буферные растворы

    Определение буферных систем и их классификация


    Многие реакции в растворе протекают в нужном направлении только при определенной концентрации ионов Н+. Изменение её в ту или иную сторону от соответствующего оптимального значения приводит к появлению новых, часто нежелательных продуктов. В связи с этим, поддержание постоянного значения рН на протяжении всего времени осуществления реакции часто является важным условием ее успешного завершения.

    Особенно актуально это для биохимических процессов, протекающих в живых организмах. Большинство из них катализируется различными ферментами или гормонами, проявляющими свою биологическую активность только в строго определенном и достаточно узком интервале значений рН.

    Растворы, способные сохранять постоянной концентрацию ионов Н+ при добавлении к ним небольших количеств сильной кислоты или щелочи, а также при разбавлении, называются буферными растворами или буферными системами.

    Свойство данных растворов сохранять неизменным присущее им значение рН при вышеперечисленных обстоятельствах, называется иначе буферным действием.

    Буферные растворы в зависимости от своего состава делятся на 2 основных типа: кислотные и основные.

    Кислотные буферные системы обычно образованы слабой неорганической или органической кислотой и солью этой же кислоты с сильным основанием. Например:


    1)

    СН3СООН

    +

    СН3СООNa



    ацетатный буфер




    слабая кислота




    соль кислоты










    2)

    Н2СО32О + СО2)

    +

    NaНСО3



    гидрокарбонатный или бикарбонатный буфер




    слабая кислота




    соль кислоты





    С точки зрения теории Бренстеда-Лоури кислотной буферной системой является равновесная смесь слабой кислоты и сопряженного ей основания. Причем роль сопряженного основания играют образующиеся при диссоциации солей анионы слабых кислот. В связи с этим состав буферных растворов можно записать иначе:


    1)

    СН3СООН

    /

    СН3СОО



    ацетатный буфер




    слабая кислота




    сопряженное
    основание










    2)

    Н2СО32О + СО2)

    /

    НСО3



    гидрокарбонатный буфер




    слабая кислота

    сопряженное
    основание





    Кислотная буферная система может быть образована и смесью двух солей многоосновной кислоты, соответствующих различным стадиям нейтрализации этой кислоты. В этом случае кислотный остаток одной из солей (менее замещенный) играет роль слабой кислоты, а кислотный остаток второй соли (более замещенный) – сопряженного ей основания.

    Примером таких систем могут служить:
    1) карбонатная буферная система, представляющая собой смесь кислой (NaHCO3) и средней (Na2CO3) солей угольной кислоты

    HCO3

    /

    СО32

    слабая
    кислота




    сопряженное
    основание


    2) фосфатные буферные растворы


    NaH2PO4 + Na2HPO4

    (H2PO4

    /

    HPO42




    слабая
    кислота




    сопряженное
    основание




    Na2HPO4 + Na3PO4

    (HPO42

    /

    PO43




    слабая
    кислота




    сопряженное
    основание


    Следует отметить, что не только смеси, но и растворы некоторых индивидуальных солей (например: тетрабората натрия (Na2B4O7), карбоната аммония ((NH4)2CO3) и др.) тоже обладают буферными свойствами, которые объясняются сильным гидролизом этих солей и образованием вследствие этого компонентов, необходимых для буферного действия:
    (NH4)2CO3 + HOH ↔ NH4HCO3 + NH4OH
    Оснóвные буферные системы образованы слабым неорганическим или органическим основанием и солью этого основания с сильной кислотой. Например:


    1)

    NH3 · H2O(NH4OH)

    +

    NH4Cl

    – аммиачный буфер




    слабое основание




    соль







    2)

    C2H5–NH2

    +

    C2H5NH3Cl

    – этиламиновый буфер




    слабое основание




    соль





    С точки зрения теории Бренстеда-Лоури оснóвная буферная система также представляет собой равновесную смесь слабой кислоты и сопряженного ей основания, только роль кислоты в данном случае выполняет образующийся при диссоциации соли катион:


    1)

    NH4+

    /

    NH3

    – аммиачный буфер




    слабая кислота




    сопряженное основание







    2)

    C2H5–NH3+

    /

    C2H5–NH2

    – этиламиновый буфер




    слабая кислота




    сопряженное основание





    Определенным буферным действием обладают также и растворы многих органических веществ, молекулы которых одновременно содержат в своем составе функциональные группы, проявляющие как слабые кислотные (СООН-группы), так и оснóвные (NH2-группы) свойства. По своей природе данные соединения являются амфолитами. К ним относятся аминокислоты, белки, пептиды.

    Таким образом, любая кислотно-основная буферная система является равновесной смесью, состоящей из донора и акцептора протонов.

    В такой системе, содержащей в своем составе слабую кислоту, различают общую, активную и потенциальную кислотности:

    1) общая кислотность соответствует максимально возможной концентрации ионов Н+ в данном растворе, если теоретически предположить, что все имеющиеся в нем молекулы кислоты полностью распадутся на ионы, а гидролиз имеющейся соли можно не учитывать. Общая кислотность численно равна молярной концентрации химического эквивалента кислоты в растворе и определяется опытным путем (например с помощью титриметрического метода анализа);

    2) активная кислотность равна концентрации (или активности) содержащихся «свободных» ионов Н+3О+), образовавшихся в результате диссоциации некоторого количества молекул кислоты;

    3) потенциальная кислотность определяется совокупностью присутствующих в системе недиссоциированных молекул кислоты.

    Потенциальная кислотность может быть вычислена вычитанием из общей кислотности активной.

    Например, для ацетатного буфера все эти виды кислотности можно условно представить следующим образом:


    СН3СООН



    Н+

    +

    СН3СОО
















    потенциальная
    кислотность




    активная
    кислотность






















    общая кислотность





    По аналогии с растворами слабых кислот в растворах слабых оснований (оснóвные буферные системы) можно также различать общую, активную и потенциальную щелочность или оснóвность.
      1   2   3   4   5
    написать администратору сайта