Bufer Həllini Necə Hazırlamaq olar
Pendahuluan
Bufer məhlulu, az miqdarda turşu və ya qələvi əlavə edildikdə belə, nisbətən sabit pH səviyyəsini saxlayan kimyəvi məhluldur. Bufer məhlulları biokimya, əczaçılıq və tədqiqat laboratoriyaları da daxil olmaqla müxtəlif sahələrdə vacibdir. Bu məqalədə bufer məhlulunun necə hazırlanacağı, o cümlədən bufer məhlullarının necə işlədiyi, lazım olan komponentlər və xüsusi addımlar haqqında əsas anlayışlar əhatə olunacaq.
Bufer Həllərini Anlamaq
Bufer məhlulu, məhlula əlavə edilən H⁺ və ya OH⁻ ionlarını uda bilən və bununla da pH-da kəskin dəyişikliklərin qarşısını alan birləşmiş turşu-qələvi cütündən ibarətdir. Bufer məhlullarının iki əsas növü var:
1. Turşu Buferi: Zəif turşu və onun duzundan (tərkibində onun konjugat əsası var) hazırlanır. Buna misal olaraq sirkə turşusu (CH₃COOH) və natrium asetat (CH₃COONa) qarışığını göstərmək olar.
2. Əsas Bufer: Zəif əsas və onun duzundan (tərkibində onun konjugat turşusu var) hazırlanır. Buna misal olaraq ammonyak (NH₃) və ammonium xlorid (NH₄Cl) qarışığını göstərmək olar.
pH anlayışı və Hofstadterave xətti bufer tənliyi
Bufer məhlulunun pH dəyəri Henderson-Hasselbalch tənliyindən istifadə etməklə hesablana bilər:
\[ \text{pH} = \text{pK}_a + \log \left( \frac{[\text{Conjugate Base}]}{[\text{Acid]} }\right) \]
Harada:
– \(\text{pH}\) məhlulun turşuluq dərəcəsidir.
– \(\text{pK}_a\) istifadə olunan turşunun turşu dissosiasiya sabitidir.
– \([\text{Qoşulma Bazası}]\) qoşulma bazının konsentrasiyasıdır.
– \([\text{Acid}]\) turşunun konsentrasiyasıdır.
Bufer Həllinin Hazırlanması üçün Lazım Olan Komponentlər
1. Zəif Turşu/Zəif Əsas: İstədiyiniz pH-a yaxın olan zəif bir turşu və ya əsas seçin.
2. Konjugat Turşu/Qələvi Duz: Bufer sistemi yaratmaq üçün uyğun konjugat turşu və ya qələvi duzu seçin.
3. Standart Məhlul: Standart məhlul buferin pH-nı yumağa və ya sabitləşdirməyə kömək edə bilər.
Bufer Həllinin Hazırlanması üçün Addımlar
1. İstədiyiniz pH-ı təyin edin
Bufer üçün istənilən pH-ı təyin edin. Məsələn, pH-ı 7,0 olan bir buferə ehtiyacınız varsa, zəif bir turşu və onun birləşmə əsasından ibarət olan və bu dəyərə yaxın pK a olan bir sistemdən istifadə edə bilərsiniz.
2. Düzgün Bufer Sistemini Seçin
İstifadə edəcəyiniz turşu-qələvi cütünü seçin. Məsələn, asetat buferi üçün sirkə turşusu (\(\text{pK}_a = 4.76\)) və natrium asetat, ammonyak buferi üçün isə ammonyak (\(\text{pK}_b\) istifadə olunur.
3. Konjugat turşusu və əsasın nisbətini hesablayın
Tələb olunan turşu-konjugat əsas nisbətini hesablamaq üçün Henderson-Hasselbalch tənliyindən istifadə edin. Məsələn, fosfor turşusundan (\(\text{pK}_a 2 = 7.2\)) istifadə edərək pH dəyəri 7 olan bir bufer hazırlamaq üçün tənlik belə olur:
\[ 7.0 = 7.2 + \log \left( \frac{[HPO_4^{2-}]}{[H_2PO_4^{-}]} \right) \]
Beləliklə,
\[ \log \left( \frac{[HPO_4^{2-}]}{[H_2PO_4^{-}]} \right) = 7.0 – 7.2 \]
\[ \log \left( \frac{[HPO_4^{2-}]}{[H_2PO_4^{-}]} \right) = -0.2 \]
\[ \frac{[HPO_4^{2-}]}{[H_2PO_4^{-}]} = 10^{-0.2} \təxminən 0.63 \]
Beləliklə, turşunun (H_2PO_4^-) hər molu üçün 0.63 mol konjugat əsasına (HPO_4^2-) ehtiyacınız var.
4. Konjugat turşusu və əsas məhlulu hazırlayın
Məlum konsentrasiyalarda konjugat turşu və əsas məhlullarını hazırlayın. Məsələn, 1 litrlik bufer məhlulu hazırlayırsınızsa, əvvəlki addıma əsasən hesablanmış turşu və əsas məhlullarına ehtiyacınız olacaq.
5. Məhlulu qarışdırın
Turşu və konjugat əsas məhlullarını hesablanmış nisbətlərdə qarışdırın. Düzgün pH-ı təmin etmək üçün qarışığı yaxşıca qarışdırın və kalibrlənmiş pH ölçən cihazdan istifadə edərək pH-ı yoxlayın.
6. Lazım gələrsə, pH-ı tənzimləyin
Əgər bufer məhlulunun pH dəyəri istənilən kimi deyilsə, istənilən pH səviyyəsinə çatana qədər az miqdarda güclü turşu (məsələn, HCl) və ya güclü əsas (məsələn, NaOH) əlavə etməklə onu tənzimləyə bilərsiniz. Lakin, çoxlu turşu və ya əsas əlavə etməklə bufer sisteminə zərər verməmək üçün diqqətli olmaq lazımdır.
7. Təsis Təminatı
pH düzgün olduqdan sonra, istədiyiniz həcmə deionlaşdırılmış su əlavə edin, məsələn, 1 litrlik bufer hazırlayırsınızsa, 1 litr.
Bufer Həllinin Hazırlanmasının Praktik Nümunəsi
Nümunə 1: Fosfat Buferi (pH 7,0)
pH 7,0 olan 1 litr fosfat bufer məhlulu hazırlamaq üçün:
- Lazımi materiallar:
– 0,1 M Na₂HPO₄ (Natrium Hidrogen Fosfat)
– 0,1 M NaH₂PO₄ (Natrium Dihidrogen Fosfat)
– Addımlar:
1. Yuxarıdakı addımlarda olduğu kimi Henderson-Hasselbalch tənliyindən istifadə edərək nisbəti hesablayın.
2. 0,63 mol (63 ml) Na₂HPO₄-ı 1 mol (100 ml) NaH₂PO₄ ilə qarışdırın.
3. Qarışdırdıqdan sonra pH-ı yoxlayın və lazım olduqda tənzimləyin.
4. 1 litr həcminə çatana qədər su əlavə edin.
Nümunə 2: Asetat Buferi (pH 4.76)
pH 4.76 olan 500 ml asetat bufer məhlulu hazırlamaq üçün:
- Lazımi materiallar:
– 0.1 M Sirkə Turşusu (CH₃COOH)
– 0.1 M Natrium Asetat (CH₃COONa)
– Addımlar:
1. 0.5 mol sirkə turşusunu 0.5 mol natrium asetatla qarışdırın.
2. pH-ı yoxlayın və lazım gələrsə, tənzimləyin.
3. 500 ml həcmə çatana qədər su əlavə edin.
Nəticə
Bufer məhlullarının hazırlanması turşu-qələvi kimyasının fundamental anlayışını və Henderson-Hasselbalch tənliyindən istifadə edərək hesablamalar aparmaq bacarığını tələb edir. Sistematik addımlar vasitəsilə müxtəlif təcrübi şəraitdə sabit pH səviyyəsini qoruyacaq bufer məhlulları yarada bilərsiniz. Təkrarlanan təcrübə ilə, xüsusi ehtiyaclarınıza uyğunlaşdırılmış bufer məhlulları yaratmaqda daha usta olacaqsınız.
