Grunnleggende om kjemi: Hva er en buffer?

EN buffer er en løsning inneholder enten en svak syre og dets salt eller a svak base og dets salt, som er motstandsdyktig mot endringer i pH-. Med andre ord er en buffer en vandig løsning av enten en svak syre og dens konjugatbase eller en svak base og dens konjugatsyre. En buffer kan også kalles en pH-buffer, hydrogenionbuffer eller bufferløsning.

buffere brukes for å opprettholde en stabil pH i en løsning, da de kan nøytralisere små mengder ekstra syre av basen. For en gitt bufferløsning er det et fungerende pH-område og en fast mengde syre eller base som kan nøytraliseres før pH vil endre seg. Mengden syre eller base som kan tilsettes en buffer før pH endres, kalles bufferkapasitet.

De Henderson-Hasselbalch ligning kan brukes til å måle den omtrentlige pH-verdien for en buffer. For å bruke ligningen legges inngangskonsentrasjonen eller støkiometrisk konsentrasjon i stedet for likevektskonsentrasjonen.

Den generelle formen for en kjemisk buffertreaksjon er:

HA ⇌ H⁺ + A⁻

• blod - inneholder et bikarbonatbuffersystem
• TRIS-buffer
• fosfatbuffer

Som angitt er buffere nyttige over spesifikke pH-områder. Her er for eksempel pH-området for vanlige buffermidler:

Når en bufferløsning blir fremstilt, justeres pH i oppløsningen for å få den innenfor riktig effektiv område. Typisk tilsettes en sterk syre, så som saltsyre (HCl) for å senke pH i sure buffere. En sterk base, så som natriumhydroksydoppløsning (NaOH), tilsettes for å heve pH i alkaliske buffere.

For å forstå hvordan en buffer fungerer, kan du vurdere eksemplet på en bufferløsning laget ved å løse opp natriumacetat i eddiksyre. Eddiksyre er (som du kan forstå fra navnet) en syre: CH₃COOH, mens natriumacetatet dissosieres i løsning for å gi konjugatbasen, acetationer av CH₃COO^-. Ligningen for reaksjonen er:

CH₃COOH (aq) + OH^-(aq) ⇆ CH₃COO^-(aq) + H₂O (aq)

Hvis en sterk syre tilsettes til denne løsningen, nøytraliserer acetation den:

CH₃COO^-(aq) + H⁺(aq) ⇆ CH₃COOH (aq)

Dette forskyver likevekten av den innledende bufferreaksjonen, og holder pH-verdien stabil. En sterk base ville derimot reagere med eddiksyre.

De fleste buffere fungerer over et relativt smalt pH-område. Et unntak er sitronsyre fordi den har tre pKa-verdier. Når en forbindelse har flere pKa-verdier, blir et større pH-område tilgjengelig for en buffer. Det er også mulig å kombinere buffere, forutsatt at pKa-verdiene deres er nærme (avviker med 2 eller mindre), og justerer pH med sterk base eller syre for å nå ønsket område. For eksempel blir McIvaines buffer fremstilt ved å kombinere blandinger av Na₂PO₄ og sitronsyre. Avhengig av forholdet mellom forbindelsene, kan bufferen være effektiv fra pH 3,0 til 8,0. En blanding av sitronsyre, borsyre, monopotassium fosfat og dietyl barbituinsyre kan dekke pH-området fra 2,6 til 12!

• En buffer er en vandig løsning som brukes for å holde pH i en løsning nesten konstant.
• En buffer består av en svak syre og dens konjugatbase eller en svak base og dens konjugatsyre.
• Bufferkapasitet er mengden syre eller base som kan tilsettes før pH i en buffer endres.
• Et eksempel på en bufferløsning er bikarbonat i blod, som opprettholder kroppens indre pH.

• Butler, J. N. (1964). Ionic Equilibrium: A Mathematical Approach. Addison-Wesley. s. 151.
• Carmody, Walter R. (1961). "Lett forberedt bredspekter bufferserie". J. Chem. Educ. 38 (11): 559–560. gjør jeg:10,1021 / ed038p559
• Hulanicki, A. (1987). Reaksjoner av syrer og baser i analytisk kjemi. Oversatt av Masson, Mary R. Horwood. ISBN 0-85312-330-6.
• Mendham, J.; Denny, R. C.; Barnes, J. D.; Thomas, M. (2000). "Vedlegg 5". Vogels lærebok for kvantitativ kjemisk analyse (5. utg.). Harlow: Pearson Education. ISBN 0-582-22628-7.
• Scorpio, R. (2000). Grunnleggende om syrer, baser, buffere og deres anvendelse på biokjemiske systemer. ISBN 0-7872-7374-0.