Buffer Soluzio bat Nola Egin
Pendahuluan
Buffer-disoluzioa pH nahiko konstantea mantentzen duen disoluzio kimikoa da, azido edo base kantitate txikiak gehitzen direnean ere. Buffer-disoluzioak ezinbestekoak dira hainbat arlotan, besteak beste, biokimikan, farmazian eta ikerketa-laborategietan. Artikulu honek buffer-disoluzio bat nola egin azalduko du, buffer-disoluzioek nola funtzionatzen duten, beharrezko osagaiak eta eman beharreko urrats espezifikoak barne.
Buffer Soluzioak Ulertzea
Buffer-soluzio bat azido-base bikote konjugatu batez osatuta dago, eta disoluzioari gehitzen zaizkion H⁺ edo OH⁻ ioiak xurgatu ditzake, eta horrela pH-aren aldaketa bortitzak saihestu. Bi buffer-soluzio mota nagusi daude:
1. Azido Bufferra: Azido ahul batetik eta bere gatzarekin egina (bere base konjugatua daukana). Adibide bat nahaste bat da. asam asetat (CH₃COOH) eta sodio azetatoa (CH₃COONa).
2. Base Bufferra: Base ahul batetik eta bere gatzetik (bere azido konjugatua daukana) egina. Adibide bat amoniakoaren (NH₃) eta amonio kloruroaren (NH₄Cl) nahasketa da.
pH-aren kontzeptua eta Hofstadterawe-ren buffer linealaren ekuazioa
Buffer soluzio baten pH balioa Henderson-Hasselbalch ekuazioa erabiliz kalkula daiteke:
\[ \text{pH} = \text{pK}_a + \log \left( \frac{[\text{Base Konjugatua}]}{[\text{Azidoa]} }\right) \]
Non:
– \(\text{pH}\) disoluzioaren azidotasun maila da.
– \(\text{pK}_a\) erabilitako azidoaren azido-disoziazio konstantea da.
– \([\text{Oinarri konjugatua}]\) base konjugatuaren kontzentrazioa da.
– \([\text{Azidoa}]\) azidoaren kontzentrazioa da.
Buffer soluzio bat egiteko beharrezkoak diren osagaiak
1. Azido Ahula/Base Ahula: Aukeratu nahi den pH-tik hurbil dagoen \(\text{pK}_a\) duen azido edo base ahul bat.
2. Azido/base gatz konjugatua: Aukeratu azido edo base gatz konjugatu egokia buffer sistema sortzeko.
3. Soluzio estandarra: Soluzio estandar batek bufferraren pHa garbitzen edo egonkortzen lagun dezake.
Buffer soluzio bat egiteko urratsak
1. Zehaztu nahi den pH-a
Zehaztu bufferraren pH-a nahi duzuna. Adibidez, 7,0ko pH-a duen buffer bat behar baduzu, sistema erabil dezakezu azido eta base ahulak balio horretatik hurbil dagoen (text{pK}_a) konjugatua duen.
2. Aukeratu Buffer Sistema Egokia
Aukeratu erabiliko den azido-base bikotea. Adibidez, azido azetikoa (\(\text{pK}_a = 4.76\)) eta sodio azetatoa erabiltzen dira azetato-bufferrean, eta NH₃-rako amoniakoa (\(\text{pK}_b\) 4.75 den) eta amonio kloruroa, berriz, amoniako-bufferrean.
3. Kalkulatu proportzioa Azidoak eta baseak Konjugazioa
Erabili Henderson-Hasselbalch ekuazioa azidoaren eta base konjugatuaren arteko beharrezko erlazioa kalkulatzeko. Adibidez, azido fosforikoa erabiliz (\(\text{pK}_a 2 = 7.2\)) pH-a duen buffer bat egiteko, ekuazioa hau da:
7.0 = 7.2 + log([HPO_4^{2-}]}{[H_2PO_4^{-}]} right)]
Beraz,
\[ \log \left( \frac{[HPO_4^{2-}]}{[H_2PO_4^{-}]} \right) = 7.0 – 7.2 \]
\[ \log \left( \frac{[HPO_4^{2-}]}{[H_2PO_4^{-}]} \right) = -0.2 \]
\[ \frac{[HPO_4^{2-}]}{[H_2PO_4^{-}]} = 10^{-0.2} \gutxi gorabehera 0.63 \]
Beraz, azidoaren (H_2PO_4^-) mol bakoitzeko 0.63 base konjugatu behar dituzu (HPO_4^2-).
4. Azido eta base konjugatuen soluzio bat prestatu
Prestatu zaitez Azido eta base konjugatuen stock disoluzioak kontzentrazioetan ezaguna. Adibidez, 1 litroko buffer-disoluzio bat egiten ari bazara, aurreko urratsean oinarrituta kalkulatutako azido eta base disoluzioak beharko dituzu.
5. Nahastu disoluzioa
Nahastu azido eta base konjugatuen disoluzioak kalkulatutako proportzioetan. pH zuzena ziurtatzeko, nahastu ondo eta egiaztatu pH-a pH-metro kalibratu bat erabiliz.
6. Beharrezkoa bada, egokitu pH-a
Buffer-disoluzio baten pH-a nahi dena ez bada, azido sendo baten (adibidez, HCl) edo base sendo baten (adibidez, NaOH) kantitate txikiak gehituz doi dezakezu, nahi den pH-a lortu arte. Hala ere, kontuz ibili behar da buffer-sistema ez kaltetzeko azido edo base gehiegi gehituz.
7. Osagaien Bermea
pH-a zuzena denean, gehitu desionizatutako ura nahi den bolumenera arte, adibidez litro 1 litro bateko buffer bat prestatzen ari bazara.
Buffer Soluzioa Egiteko Adibide Praktikoa
1. adibidea: Fosfato bufferra (pH 7,0)
7,0 pH-ko litro 1 fosfato-buffer disoluzio egiteko:
– Beharrezko materialak:
– 0,1 M Na₂HPO₄ (sodio hidrogenofosfatoa)
– 0,1 M NaH₂PO₄ (Sodio Dihidrogeno Fosfatoa)
– Urratsak:
1. Kalkulatu erlazioa Henderson-Hasselbalch ekuazioa erabiliz, goiko urratsetan bezala.
2. Nahastu 0,63 mol (63 ml) Na₂HPO₄ 1 mol (100 ml) NaH₂PO₄-rekin.
3. Nahastu ondoren, pH-a probatu eta behar izanez gero egokitu.
4. Gehitu ura litro 1eko bolumena lortu arte.
2. adibidea: Azetato Bufferra (pH 4.76)
500 ml azetato buffer disoluzio pH 4.76arekin egiteko:
– Beharrezko materialak:
– 0.1 M azido azetikoa (CH₃COOH)
– 0.1 M Sodio azetatoa (CH₃COONa)
– Urratsak:
1. Nahastu 0.5 mol azido azetiko 0.5 mol sodio azetatoarekin.
2. pH-a probatu eta behar izanez gero egokitu.
3. Gehitu ura 500 ml-ko bolumena lortu arte.
Ondorioa
Buffer disoluzioak egiteko, azido-base kimikaren oinarrizko ulermena eta Henderson-Hasselbalch ekuazioa erabiliz kalkuluak egiteko gaitasuna behar dira. Urrats sistematikoen bidez, pH egonkorra mantenduko duten buffer disoluzioak sor ditzakezu hainbat baldintza esperimentaletan. Praktika errepikatuarekin, zure beharretara egokitutako buffer disoluzioak sortzen trebeagoa izango zara.
