X
تبلیغات
ترمودینامیک شیمیایی - محلول های بافر
مقالات شیمی
 محلول های بافر
 

محلولهای بافر

گاهی لازم است محلولی را که دارای PH معین است، تهیه و ذخیره کنیم. نگهداری چنین محلولی حتی مشکل‌تر از تهیه آن است. چنانچه این محلول در معرض هوا قرار گیرد، دی‌اکسید کربن (یک ایندرید اسید) جذب می‌کند و اسیدی‌تر می‌شود. چنانچه محلول در ظرف شیشه‌ای ذخیره شود، ناخالصیهای قلیایی که در اثر خیسیدن شیشه شسته می‌شود، ممکن است PH را تغییر دهد. در محلولهای بافر (تامپون) ، PH در رقمی تا حدودی ثابت ، حتی وقتی مقادیر کم اسید یا باز به آنها اضافه می‌شود، محفوظ می‌ماند.

تهیه محلول بافر (اسیدی)

یک محلول بافر را می‌توان از یک اسید ضعیف یا یک باز ضعیف و نمکی از الکترولیت ضعیف تهیه کرد. مثلا ، می‌توان بافری از اسید استیک و استات سدیم تهیه کرد. اگر از این دو ماده به غلظت یکسان مثلا 1M داشته باشیم. در نتیجه:

از آنجا که با غلظت و برابر است، غلظت برابر با می‌شود و PH برابر 4.74 خواهد بود. PK یک الکترولیت ضعیف را می‌توان به طریقی مشابه با PH تعریف کرد:

محلولی از یک اسید ضعیف که در آن غلظت آنیون برابر غلظت اسید تفکیک نشده باشد، PH آن برابر اسید است. در نمونه بافری که شرح داده شد، مقادیر و نسبت به مقدار موجود 50 مرتبه بیشتر است.

اضافه کردن اسید یا باز به محلول بافر

چنانچه مقدار کمی یون اضافه کنیم، منبع فراوان یون استات آن را به سرعت به اسید استیک تبدیل می‌کند. چنانچه به این مقدار بافر مقداری یون اضافه کنیم، یون را خنثی می‌کند. ولی مقدار فروان استیک اسید موجود به وسیله تفکیک مقدار یون حذف شده را جایگزین خواهد کرد و PH محلول در رقمی نسبتا ثابت محفوظ می‌ماند. بافرها نمی‌توانند افزایش مقادیر زیاد اسید یا قلیا را تحمل کنند. افزایش 0.01 مول به ازای یک لیتر از یا در حدود حداکثر مقداری است که انتظار می‌رود بافری توان تحمل آن را داشته باشد.

 

تهیه بافر قلیایی

بافرهای قلیایی را نیز می‌توان تهیه کرد. چنانچه باز ضعیف و یون مشتق آن با غلظتهای برابر ، وجود داشته باشند، داریم:

محلولی از به مقدار 0.1 مول و به مقدار 0.1 مول مثالی از این نوع بافر است که PH آن برابر 9.26 است.

رابطه هندرسون _ باخ

بافرهایی نیز می‌توان تهیه کرد که در آنها نسبت غلظت الکترولیت ضعیف به غلظت یون مشترک 1 به 1 نباشد. از این روش می‌توان برای بدست آوردن بافری که PH یا POH آن با اسید یا باز ضعیف تفاوت دارد، استفاده کرد. رابطه هندرسون باخ این نوع بافر را توجیه می‌کند:

بطور کلی برای یک بافر موثر ، نسبت غلظت جز مولکولی به غلظت جز یونی باید بین 0.1 و 10 باشد. بنابراین برای تهیه یک بافر موثر می‌توان از استفاده کرد. برای مثال ، می‌توان بافری از اسید استیک و استات تهیه کرد که در آن مقادیر دلخواه PH بین 3.74 و 5.74 را داشته باشد، زیرا مقدار اسید استیک برابر 4.74 است.

استفاده از محلولهای بافر در صنعت و طبیعت

استفاده از بافرها بخش مهمی از بسیاری فرآیندهای صنعتی است. مثالهایی در این مورد ، آبکاری و تهیه چرم و مواد عکاسی و رنگها هستند. در پژوهشهای باکتری شناسی برای حفظ PH لازم جهت رشد باکتریهای مورد مطالعه ، محیطهای کشت معمولا بافری هستند. بافرها بطور وسیعی در شیمی تجزیه و همچنین برای مدرج کردن PH سنج بکار می‌رود. بدن انسان به وسیله بی کربنات ، فسفات و سیستمهای پیچیده پروتئین در بافری است.

مباحث مرتبط با عنوان

اسید

اسید و باز مزدوج

باز

PH

PH سنج

ثابت تعادل

شیمی تجزیه

اسیدها

به منظور بررسی رابطه بین ساختار مولکولی و قدرت اسیدی ، اسیدها را به دو نوع تقسیم می‌کنیم: هیدریدهای کووالانسی و اکسی ‌اسیدها.

هیدریدها

برخی از ترکیبات کووالانسی دوتایی هیدروژن‌دار (مانند HCl , H2) اسیدی هستند. دو عامل بر قدرت اسیدی هیدریدیک عنصر موثر است: الکترونگاتیوی عنصر و اندازه اتمی عنصر. قدرت اسیدی هیدریدهای عناصر یک تناوب ، از چپ به راست و همسو با الکترونگاتیوی عناصر ، افزایش می‌یابد. یک عنصر الکترونگاتیو ، الکترونهای بیشتری از هیدروژن می‌گیرد و خروج آن به صورت یک پروتون را سرعت می‌بخشد.

قدرت اسیدی هیدریدهای عناصر یک گروه، با افزایش اندازه اتم مرکزی افزایش می‌یابد. در تناوب دوم: NH3>H2O>HF در گروه VI به اینصورت است:

H2Te > H2Se > H2S > H2O

اکسی ‌اسیدها

در این ترکیبات ، هیدروژن اسیدی به یک اتم O متصل است و تغییر در اندازه این اتم بسیار ناچیز است. بنابراین عامل کلیدی در قدرت اسیدی این اکسی‌اسیدها، به الکترونگاتیوی اتم Z مربوط می‌شود: H-O-Z .

اگر Z یک اتم غیرفلز با الکترونگاتیوی بالا باشد، سهمی در کاهش چگالی الکترونی پیرامون اتم O (علی رغم الکترونگاتیوی شدید اکسیژن) را دارد. این پدیده باعث می‌شود که اتم اکسیژن، با کشیدن چگالی الکترونی پیوند H-O از اتم H ، تفکیک آن را سرعت ببخشد و ترکیب را اسیدی بکند. هیپوکلرواسید ، HOCl ، اسیدی از این نوع است.

هرچه الکترونگاتیوی Z بیشتر باشد، الکترونهای پیوند H-O به میزان بیشتری از اتم H دور می‌شوند و حذف پروتون آسان‌تر است: HOCl > HOBr > HOI . در اکسی ‌اسیدهایی که اتمهای اکسیژن بیشتری به Z متصل باشند، قدرت اسیدی با افزایش n ، زیاد می‌شود.

 

 

مهمترین اسیدهای قوی

مولکولهای این اسیدها و در محلولهای آبی رقیق کاملا یونیزه است. اسیدهای قوی متعارف عبارتند از: اسید کلریدریک ، یدیدریک ، نیتریک ، سولفوریک ، پرکلریک است.

 

مهمترین اسیدهای ضعیف

یونیزاسیون این اسیدها در آب کامل نمی‌باشد و هرگز به 100% نمی‌رسد. مثال متعارف آنها ، اسید استیک ، اسید کربنیک ، اسیدفلوریدریک ، اسید نیترو و تا حدودی اسید فسفریک است

|+| نوشته شده توسط بچه های سعادت 2 در شنبه بیست و ششم آذر 1390  |
 
 
بالا