Roztwory buforowe / mieszaniny buforowe / bufory Bufory wg teorii kwasów i zasad Brönsteda i Lowry`ego Pojemność buforowa

Roztwory buforowe Roztwory buforowe / mieszaniny buforowe / bufory to: roztwory wodne słabych kwasów i ich soli, roztwory wodne słabych zasad i ich soli, stężenia roztworów mogą być dowolnie, niezależnie od siebie zmieniane, Buforami mogą być również wodne roztwory wodorosoli: NaHCO3, NaH2PO4, Na2HPO4

Bufory wg teorii kwasów oraz zasad Brönsteda i Lowry`ego Roztwory słabych kwasów i sprzężonych z nimi zasad: CH3COOH / CH3COO-, HCOOH / HCOO-, HPO42- / PO43- , HCO3- / CO32- Roztwory słabych zasad i sprzężonych z nimi kwasów: NH3 / NH4+, CH3NH2 / CH3NH3+, C6H5NH2 / C6H5NH3+

Właściwości roztworów buforowych Roztwory buforowe posiadają określone stężenie kationów H+, Bufory stosuje się do utrzymania stałego pH (kwasowości) roztworu i jego kontroli. Właściwości: praktycznie stałe stężenie kationów wodorowych w trakcie rozcieńczania roztworu, nieznaczna zamiana stężenia kationów wodorowych po dodaniu do nich niewielkiej ilości roztworu mocnego kwasu lub mocnej zasady, ilości mniejszej niż stężenie składników buforu.

Funkcje roztworów buforowych Utrzymanie stałego pH środowiska – zmieniające się w bardzo niewielkim zakresie (sok komórkowy, krew, limfa) w procesach biochemicznych w organizmach roślinnych i zwierzęcych. Chemia analityczna oraz procesy technologiczne: elektroforeza - rozdzielanie mieszaniny, np. białek i aminokwasów, oparte na zjawisku migracji jonów pod wpływem zewnętrznego pola elektrycznego, procesy fermentacji, galwaniczne pokrycia metali.

Ważniejsze roztwory buforowe Nazwa buforu Składniki buforu Zakres pH Octanowy CH3COOH + CH3COONa pH = 3,5 - 6 Amonowy NH3 ∙ H2O + NH4Cl pH = 8 - 11 Fosforanowy KH2PO4 + Na2HPO4 pH = 5,5 – 8 NaH2PO4 + Na2HPO4 Boranowy H3BO3 + Na2B4O7 pH = 7 – 9 Na2CO3 + H3BO3 + KCl

Równania jonowe skrócone reakcji w roztworach buforowych Bufor octanowy: CH3COOH + CH3COONa CH3COOH + OH- ↔ CH3COO- + H2O CH3COO- + H3O+ ↔ CH3COOH + H2O Bufor wodorowęglanowy: NaHCO3 HCO3- + OH- ↔ CO32- + H2O CO32- + H3O+ ↔ HCO3- + H2O

Równania jonowe skrócone reakcji w roztworach buforowych Bufor amonowy: NH3 ∙ H2O + NH4Cl NH4+ + OH- ↔ NH3 ∙ H2O NH3 ∙ H2O + H3O+ ↔ NH4+ + 2 H2O Bufor fosforanowy: KH2PO4 + Na2HPO4 H2PO4- + OH- ↔ HPO42- + H2O HPO42- + H3O+ ↔ H2PO4- + H2O

Pojemność buforowa Działanie buforujące roztworu buforowego jest ograniczone, skuteczność jego zależna jest o stężenia substancji składowych. Pojemność buforowa – miara zdolności roztworu buforowego do przeciwdziałania wpływom zmieniającym jego pH. Pojemność buforowa jest wyrażana liczbą moli mocnego kwasu lub mocnej zasady, która wprowadzona do roztworu o pojemności 1 dm3 roztworu buforowego zmienia jego pH o jedność

Pojemność buforowa Pojemność buforowa jest wprost proporcjonalna do stężenia roztworu buforowego. Optymalne działanie buforujące wykazuje bufor, w którym stężenia molowe soli i kwasu / zasady są w przybliżeniu identyczne: csoli = ckwasu/zasady .