Základy chémie: Čo je to tlmivý roztok?

nárazník je a Riešenie obsahujúce buď a slabá kyselina a jeho soľ alebo a slabá základňa a jeho soľ, ktorý je odolný voči zmenám v pH. Inými slovami, tlmivý roztok je vodný roztok buď slabej kyseliny a jej konjugovanej zásady alebo slabej zásady a jej konjugovanej kyseliny. Tlmivý roztok môže byť tiež nazývaný tlmivý roztok pH, tlmivý roztok vodíkových iónov alebo tlmivý roztok.

nárazníky sa používajú na udržanie stabilného pH v roztoku, pretože môžu neutralizovať malé množstvá ďalšej kyseliny bázickej. Pre daný tlmivý roztok existuje pracovné rozmedzie pH a stanovené množstvo kyseliny alebo bázy, ktoré možno neutralizovať pred zmenou pH. Množstvo kyseliny alebo bázy, ktoré sa môže pridať do pufru pred zmenou jeho pH, sa nazýva jeho kapacita pufra.

Henderson-Hasselbalchova rovnica sa môže použiť na stanovenie približného pH tlmivého roztoku. Na použitie rovnice sa namiesto rovnovážnej koncentrácie zadáva počiatočná koncentrácia alebo stechiometrická koncentrácia.

Všeobecná forma tlmivej chemickej reakcie je:

HA ⇌ H⁺ + A⁻

• krv - obsahuje hydrogenuhličitanový tlmivý systém
• Tlmivý roztok TRIS
• fosfátový pufor

Ako je uvedené, tlmivé roztoky sú užitočné v špecifických rozsahoch pH. Napríklad tu je rozsah pH bežných pufrovacích činidiel:

Keď sa pripraví tlmivý roztok, pH roztoku sa upraví tak, aby sa dostalo do správneho účinného rozsahu. Spravidla sa pridáva silná kyselina, ako je kyselina chlorovodíková (HCl), aby sa znížilo pH kyslých tlmivých roztokov. Na zvýšenie pH alkalických tlmivých roztokov sa pridá silná zásada, ako je napríklad roztok hydroxidu sodného (NaOH).

Aby ste pochopili, ako tlmivý roztok funguje, zvážte príklad tlmivého roztoku pripraveného rozpustením octanu sodného v kyseline octovej. Kyselina octová je (ako viete z názvu) kyselina: CH₃COOH, zatiaľ čo octan sodný sa disociuje v roztoku, čím sa získa konjugovaná báza, acetátové ióny CH₃COO^-. Rovnica pre reakciu je:

CH₃COOH (vod.) + OH^-(aq) = CH₃COO^-(aq) + H₂O (aq)

Ak sa k tomuto roztoku pridá silná kyselina, acetátový ión ju neutralizuje:

CH₃COO^-(aq) + H⁺(aq) = CH₃COOH (aq)

Tým sa posunie rovnováha počiatočnej tlmivej reakcie, pričom sa pH udržuje stabilné. Na druhej strane silná báza by reagovala s kyselinou octovou.

Väčšina tlmivých roztokov pracuje v relatívne úzkom rozmedzí pH. Výnimkou je kyselina citrónová, pretože má tri hodnoty pKa. Ak má zlúčenina viac hodnôt pKa, pre tlmivý roztok je k dispozícii väčší rozsah pH. Je tiež možné kombinovať tlmivé roztoky za predpokladu, že ich hodnoty pKa sú blízko (líšia sa 2 alebo menej) a úpravu pH pomocou silnej bázy alebo kyseliny na dosiahnutie požadovaného rozsahu. Napríklad McIvaineov pufor sa pripravuje kombináciou zmesí Na₂PO₄ a kyselina citrónová. V závislosti od pomeru medzi zlúčeninami môže byť pufor účinný od pH 3,0 do 8,0. Zmes kyselina citrónová, kyselina boritá, hydrogenfosforečnan draselný a kyselina dietylbarbituová môžu pokrývať pH v rozmedzí od 2,6 do 12!

• Pufr je vodný roztok používaný na udržiavanie pH roztoku takmer konštantného.
• Pufr pozostáva zo slabej kyseliny a jej konjugovanej bázy alebo slabej bázy a jej konjugovanej kyseliny.
• Kapacita pufra je množstvo kyseliny alebo bázy, ktoré sa môže pridať pred zmenou pH pufra.
• Príkladom tlmivého roztoku je hydrogenuhličitan v krvi, ktorý udržuje vnútorné pH tela.

• Butler, J. N. (1964). Iónová rovnováha: matematický prístup. Addison-Wesley. p. 151.
• Carmody, Walter R. (1961). „Ľahko pripravená široká škála nárazníkov“. J. Chem. Educ. 38 (11): 559–560. doi:10,1021 / ed038p559
• Hulanicki, A. (1987). Reakcie kyselín a zásad v analytickej chémii. Preložil Masson, Mary R. Horwood. ISBN 0-85312-330-6.
• Mendham, J.; Denny, R. C.; Barnes, J. D.; Thomas, M. (2000). „Dodatok 5“. Vogelova učebnica kvantitatívnej chemickej analýzy (5. vydanie). Harlow: Pearson Education. ISBN 0-582-22628-7.
• Scorpio, R. (2000). Základy kyselín, zásad, pufrov a ich aplikácie v biochemických systémoch. ISBN 0-7872-7374-0.