ວິທີການສ້າງວິທີແກ້ໄຂບັຟເຟີ
Pendahuluan
ສານລະລາຍບັຟເຟີແມ່ນສານລະລາຍທາງເຄມີທີ່ຮັກສາຄ່າ pH ໃຫ້ຄົງທີ່ເຖິງແມ່ນວ່າຈະມີການເພີ່ມກົດ ຫຼື ເບສໃນປະລິມານໜ້ອຍໆກໍຕາມ. ສານລະລາຍບັຟເຟີແມ່ນສິ່ງຈຳເປັນໃນຫຼາຍໆຂົງເຂດ, ລວມທັງຊີວະເຄມີ, ຮ້ານຂາຍຢາ, ແລະ ຫ້ອງທົດລອງຄົ້ນຄວ້າ. ບົດຄວາມນີ້ຈະກວມເອົາວິທີການເຮັດສານລະລາຍບັຟເຟີ, ລວມທັງຄວາມເຂົ້າໃຈພື້ນຖານກ່ຽວກັບວິທີການເຮັດວຽກຂອງສານລະລາຍບັຟເຟີ, ສ່ວນປະກອບທີ່ຕ້ອງການ, ແລະ ຂັ້ນຕອນສະເພາະທີ່ກ່ຽວຂ້ອງ.
ເຂົ້າໃຈວິທີແກ້ໄຂ Buffer
ນ້ຳຢາບັຟເຟີປະກອບດ້ວຍຄູ່ກົດ-ເບສທີ່ປ່ຽນແປງໄດ້ ເຊິ່ງສາມາດດູດຊຶມໄອອອນ H⁺ ຫຼື OH⁻ ທີ່ເພີ່ມເຂົ້າໃນນ້ຳຢາ, ດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງປ້ອງກັນການປ່ຽນແປງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍຂອງ pH. ນ້ຳຢາບັຟເຟີມີສອງປະເພດຫຼັກຄື:
1. ອາຊິດບັບເຟີ: ເຮັດຈາກອາຊິດອ່ອນ ແລະ ເກືອຂອງມັນ (ເຊິ່ງມີເບສປະສົມຂອງມັນ). ຕົວຢ່າງແມ່ນສ່ວນປະສົມຂອງອາຊິດອາຊີຕິກ (CH₃COOH) ແລະ ໂຊດຽມອາຊີເຕດ (CH₃COONa).
2. ເບສບັບເຟີ: ເຮັດຈາກເບສທີ່ອ່ອນແອ ແລະ ເກືອຂອງມັນ (ເຊິ່ງມີກົດຄອນຈູເກດຂອງມັນ). ຕົວຢ່າງແມ່ນສ່ວນປະສົມຂອງແອມໂມເນຍ (NH₃) ແລະ ແອມໂມເນຍຄລໍໄຣ (NH₄Cl).
ແນວຄວາມຄິດຂອງ pH ແລະສົມຜົນ Hofstadterawe Linear Buffer
ຄ່າ pH ຂອງສານລະລາຍບັຟເຟີສາມາດຄິດໄລ່ໄດ້ໂດຍໃຊ້ສົມຜົນ Henderson-Hasselbalch:
\[ \text{pH} = \text{pK}_a + \log \left( \frac{[\text{ຖານປະສານ}]}{[\text{ກົດ]} }\right) \]
ຢູ່ໃສ:
– \(\text{pH}\) ແມ່ນລະດັບຄວາມເປັນກົດຂອງສານລະລາຍ.
– \(\text{pK}_a\) ແມ່ນຄ່າຄົງທີ່ການແຍກຕົວຂອງກົດຂອງກົດທີ່ໃຊ້.
– \([\text{Conjugate Base}]\) ແມ່ນຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງ conjugate base.
– \([\text{Acid}]\) ແມ່ນຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງກົດ.
ສ່ວນປະກອບທີ່ຈຳເປັນເພື່ອສ້າງວິທີແກ້ໄຂບັຟເຟີ
1. ກົດອ່ອນ/ເບສອ່ອນ: ເລືອກກົດອ່ອນ ຫຼື ເບສທີ່ມີຄ່າ pH ໃກ້ຄຽງກັບຄ່າ pH ທີ່ຕ້ອງການ.
2. ເກືອກົດ/ເກືອເບສປະສົມ: ເລືອກກົດ ຫຼື ເກືອເບສທີ່ເໝາະສົມເພື່ອສ້າງລະບົບບັຟເຟີ.
3. ສານລະລາຍມາດຕະຖານ: ສານລະລາຍມາດຕະຖານສາມາດຊ່ວຍໃນການລ້າງ ຫຼື ຮັກສາຄ່າ pH ຂອງບັຟເຟີໃຫ້ຄົງທີ່.
ຂັ້ນຕອນໃນການສ້າງວິທີແກ້ໄຂບັຟເຟີ
1. ກຳນົດຄ່າ pH ທີ່ຕ້ອງການ
ກຳນົດຄ່າ pH ທີ່ຕ້ອງການສຳລັບບັຟເຟີ. ຕົວຢ່າງ, ຖ້າທ່ານຕ້ອງການບັຟເຟີທີ່ມີ pH 7,0, ທ່ານສາມາດໃຊ້ລະບົບຂອງກົດອ່ອນ ແລະ ເບສປະສົມຂອງມັນທີ່ມີ pK ໃກ້ຄຽງກັບຄ່ານີ້.
2. ເລືອກລະບົບບັຟເຟີທີ່ເໝາະສົມ
ເລືອກຄູ່ກົດ-ເບສທີ່ຈະໃຊ້. ຕົວຢ່າງ, ກົດອະຊິຕິກ (\(\text{pK}_a = 4.76\)) ແລະ ໂຊດຽມອາເຊເຕດ ຖືກນໍາໃຊ້ສໍາລັບບັຟເຟີອາເຊເຕດ, ໃນຂະນະທີ່ແອມໂມເນຍ (\(\text{pK}_b\) ສໍາລັບ NH₃ ແມ່ນ 4.75) ແລະ ແອມໂມເນຍຄລໍໄຣດ ຖືກນໍາໃຊ້ສໍາລັບບັຟເຟີອາໂມເນຍ.
3. ຄິດໄລ່ອັດຕາສ່ວນຂອງກົດຄອນຈູເກດ ແລະ ເບສ
ໃຊ້ສົມຜົນ Henderson-Hasselbalch ເພື່ອຄິດໄລ່ອັດຕາສ່ວນທີ່ຕ້ອງການຂອງກົດຕໍ່ເບສທີ່ເຊື່ອມ. ຕົວຢ່າງ, ເພື່ອສ້າງບັຟເຟີທີ່ມີ pH 7 ໂດຍໃຊ້ກົດຟອສຟໍຣິກ (\(\text{pK}_a 2 = 7.2\)), ສົມຜົນຈະກາຍເປັນ:
\[ 7.0 = 7.2 + \log \left( \frac{[HPO_4^{2-}]}{[H_2PO_4^{-}]} \right) \]
ສະນັ້ນ,
\[ \log \left( \frac{[HPO_4^{2-}]}{[H_2PO_4^{-}]} \right) = 7.0 – 7.2 \]
\[ \log \left( \frac{[HPO_4^{2-}]}{[H_2PO_4^{-}]} \right) = -0.2 \]
\[ \frac{[HPO_4^{2-}]}{[H_2PO_4^{-}]} = 10^{-0.2} \ປະມານ 0.63 \]
ດັ່ງນັ້ນ, ທ່ານຕ້ອງການ 0.63 ໂມລຂອງເບສ conjugate (HPO_4^2-) ສຳລັບທຸກໆໂມລຂອງກົດ (H_2PO_4^-).
4. ກະກຽມສານລະລາຍກົດ ແລະ ເບສປະສົມ
ກະກຽມສານລະລາຍສະຕັອກຂອງກົດ ແລະ ເບສທີ່ປະສົມກັນໃນຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນທີ່ຮູ້ຈັກ. ຕົວຢ່າງ, ຖ້າທ່ານກຳລັງເຮັດສານລະລາຍບັຟເຟີ 1 ລິດ, ທ່ານຈະຕ້ອງການສານລະລາຍກົດ ແລະ ເບສທີ່ຄິດໄລ່ໂດຍອີງໃສ່ຂັ້ນຕອນກ່ອນໜ້ານີ້.
5. ປະສົມສານລະລາຍ
ປະສົມສານລະລາຍກົດ ແລະ ສານລະລາຍເບສປະສົມໃນອັດຕາສ່ວນທີ່ຄິດໄລ່ແລ້ວ. ເພື່ອຮັບປະກັນຄ່າ pH ທີ່ຖືກຕ້ອງ, ໃຫ້ຄົນສ່ວນປະສົມຢ່າງລະອຽດ ແລະ ທົດສອບຄ່າ pH ໂດຍໃຊ້ເຄື່ອງວັດແທກ pH ທີ່ໄດ້ຮັບການປັບຄ່າແລ້ວ.
6. ປັບຄ່າ pH ຖ້າຈຳເປັນ
ຖ້າຄ່າ pH ຂອງສານລະລາຍບັຟເຟີບໍ່ເປັນໄປຕາມທີ່ຕ້ອງການ, ທ່ານສາມາດປັບມັນໄດ້ໂດຍການຕື່ມກົດແຮງ (ເຊັ່ນ HCl) ຫຼື ເບສແຮງ (ເຊັ່ນ NaOH) ໃນປະລິມານໜ້ອຍຈົນກວ່າຈະຮອດຄ່າ pH ທີ່ຕ້ອງການ. ເຖິງຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ຕ້ອງລະມັດລະວັງບໍ່ໃຫ້ທຳລາຍລະບົບບັຟເຟີໂດຍການເພີ່ມກົດ ຫຼື ເບສຫຼາຍເກີນໄປ.
7. ການຮັບປະກັນແບບມີລັດຖະທຳມະນູນ
ເມື່ອ pH ຖືກຕ້ອງແລ້ວ, ໃຫ້ຕື່ມນ້ຳທີ່ບໍ່ມີໄອອອນໃສ່ປະລິມານທີ່ຕ້ອງການ, ຕົວຢ່າງເຊັ່ນ 1 ລິດ ຖ້າທ່ານກຳລັງກະກຽມບັຟເຟີ 1 ລິດ.
ຕົວຢ່າງການປະຕິບັດຕົວຈິງຂອງການສ້າງວິທີແກ້ໄຂບັຟເຟີ
ຕົວຢ່າງທີ 1: ບັຟເຟີສເຟດ (pH 7,0)
ເພື່ອເຮັດສານລະລາຍບັຟເຟີສເຟດ 1 ລິດ ທີ່ມີ pH 7,0:
- ວັດສະດຸທີ່ຕ້ອງການ:
– 0,1 M Na₂HPO₄ (ໂຊດຽມໄຮໂດຣເຈນຟອສເຟດ)
– 0,1 M NaH₂PO₄ (ໂຊດຽມໄດໄຮໂດຣເຈນຟອສເຟດ)
- ຂັ້ນຕອນ:
1. ຄິດໄລ່ອັດຕາສ່ວນໂດຍໃຊ້ສົມຜົນ Henderson-Hasselbalch ເຊັ່ນດຽວກັບໃນຂັ້ນຕອນຂ້າງເທິງ.
2. ປະສົມ Na₂HPO₄ 0,63 mol (63 ml) ກັບ NaH₂PO₄ 1 mol (100 ml).
3. ຫຼັງຈາກປະສົມແລ້ວ, ໃຫ້ທົດສອບຄ່າ pH ແລະ ປັບປ່ຽນຖ້າຈຳເປັນ.
4. ຕື່ມນ້ຳຈົນກວ່າຈະມີປະລິມານ 1 ລິດ.
ຕົວຢ່າງທີ 2: ບັຟເຟີອາເຊເຕດ (pH 4.76)
ເພື່ອເຮັດສານລະລາຍບັຟເຟີອາເຊເຕດ 500 ມລ ທີ່ມີ pH 4.76:
- ວັດສະດຸທີ່ຕ້ອງການ:
– ກົດອະຊິຕິກ 0.1 ໂມເລກຸນ (CH₃COOH)
– 0.1 ໂມເລກຸນ ໂຊດຽມອາຊິເຕດ (CH₃COONa)
- ຂັ້ນຕອນ:
1. ປະສົມກົດອະຊິຕິກ 0.5 ໂມລ ກັບໂຊດຽມອາຊິເຕດ 0.5 ໂມລ.
2. ທົດສອບຄ່າ pH ແລະ ປັບປ່ຽນຖ້າຈຳເປັນ.
3. ຕື່ມນ້ຳຈົນກວ່າຈະມີປະລິມານ 500 ມລ.
ສະຫຼຸບ
ການສ້າງສານລະລາຍບັຟເຟີຮຽກຮ້ອງໃຫ້ມີຄວາມເຂົ້າໃຈພື້ນຖານກ່ຽວກັບເຄມີສາດອາຊິດ-ເບສ ແລະ ຄວາມສາມາດໃນການຄິດໄລ່ໂດຍໃຊ້ສົມຜົນ Henderson-Hasselbalch. ຜ່ານຂັ້ນຕອນທີ່ເປັນລະບົບ, ທ່ານສາມາດສ້າງສານລະລາຍບັຟເຟີທີ່ຈະຮັກສາຄ່າ pH ທີ່ໝັ້ນຄົງພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂການທົດລອງທີ່ຫຼາກຫຼາຍ. ດ້ວຍການຝຶກຝົນຊ້ຳໆ, ທ່ານຈະມີຄວາມຊຳນານຫຼາຍຂຶ້ນໃນການສ້າງສານລະລາຍບັຟເຟີທີ່ເໝາະສົມກັບຄວາມຕ້ອງການສະເພາະຂອງທ່ານ.
