Како да направите пуферски раствор
Пендахулуан
Пуферен раствор е хемиски раствор кој одржува релативно константна pH вредност дури и кога се додаваат мали количини киселина или база. Пуферните раствори се неопходни во различни области, вклучувајќи биохемија, фармација и истражувачки лаборатории. Оваа статија ќе опфати како да се направи пуферен раствор, вклучувајќи основно разбирање за тоа како функционираат пуферните раствори, потребните компоненти и специфичните чекори што се вклучени.
Разбирање на бафер решенијата
Пуферскиот раствор се состои од конјугиран киселинско-базен пар кој може да апсорбира H⁺ или OH⁻ јони додадени во растворот, со што се спречуваат драстични промени во pH вредноста. Постојат два главни типа на пуферски раствори:
1. Киселински пуфер: Направен од слаба киселина и нејзина сол (која ја содржи нејзината конјугирана база). Пример е мешавина од оцетна киселина (CH₃COOH) и натриум ацетат (CH₃COONa).
2. Базен пуфер: Направен од слаба база и нејзина сол (која ја содржи нејзината конјугирана киселина). Пример е мешавина од амонијак (NH₃) и амониум хлорид (NH₄Cl).
Концептот на pH и линеарната пуферска равенка на Хофштадтераве
pH вредноста на пуферскиот раствор може да се пресмета со помош на равенката Хендерсон-Хаселбалх:
\[ \text{pH} = \text{pK}_a + \log \left( \frac{[\text{Коњугатна база}]}{[\text{Киселина]} } \right) \]
ди мана:
– \(\text{pH}\) е степенот на киселост на растворот.
– \(\text{pK}_a\) е константата на дисоцијација на киселината на употребената киселина.
– \([\text{Коњугатна база}]\) е концентрацијата на коњугатната база.
– \([\text{Киселина}]\) е концентрацијата на киселина.
Компоненти потребни за подготовка на пуферски раствор
1. Слаба киселина/слаба база: Изберете слаба киселина или база која има \(\text{pK}_a\) блиску до посакуваната pH вредност.
2. Конјугирана киселина/базна сол: Изберете ја соодветната конјугирана киселина или база за да го создадете пуферскиот систем.
3. Стандарден раствор: Стандардниот раствор може да помогне за миење или стабилизирање на pH вредноста на пуферот.
Чекори за подготовка на пуферски раствор
1. Одредете ја саканата pH вредност
Определете ја посакуваната pH вредност за пуферот. На пример, ако ви е потребен пуфер со pH од 7,0, можете да користите систем од слаба киселина и нејзина коњугирана база што има pK блиску до оваа вредност.
2. Изберете го вистинскиот тампон систем
Изберете го киселинско-базниот пар што ќе го користите. На пример, оцетна киселина (\(\text{pK}_a = 4.76\)) и натриум ацетат се користат за ацетатен пуфер, додека амонијак (\(\text{pK}_b\) за NH₃ е 4.75) и амониум хлорид се користат за амонијак пуфер.
3. Пресметајте го соодносот на конјугирана киселина и база
Користете ја равенката Хендерсон-Хаселбалх за да го пресметате потребниот однос на киселината и конјугираната база. На пример, за да се направи пуфер со pH од 7 користејќи фосфорна киселина (\(\text{pK}_a2 = 7.2\)), равенката станува:
\[ 7.0 = 7.2 + \log \left( \frac{[HPO_4^{2-}]}{[H_2PO_4^{-}]} \right) \]
Значи,
\[ \log ( \frac{[HPO_4^{2-}]}{[H_2PO_4^{-}]} \right) = 7.0 – 7.2 \]
\[ \log ( \frac{[HPO_4^{2-}]}{[H_2PO_4^{-}]} \right) = -0.2 \]
\[ \frac{[HPO_4^{2-}]}{[H_2PO_4^{-}]} = 10^{-0.2} \приближно 0.63 \]
Значи, потребни ви се 0.63 молови од конјугираната база (HPO_4^2-) за секој мол од киселината (H_2PO_4^-).
4. Подгответе раствор од конјугирана киселина и база
Подгответе основни раствори од конјугираната киселина и база во познати концентрации. На пример, ако правите пуферски раствор од 1 литар, ќе ви бидат потребни растворите од киселина и база пресметани врз основа на претходниот чекор.
5. Измешајте го растворот
Измешајте ги растворите на киселина и конјугирана база во пресметаните пропорции. За да се обезбеди точна pH вредност, темелно промешајте ја смесата и тестирајте ја pH вредноста со калибриран pH-метар.
6. Прилагодете ја pH вредноста доколку е потребно
Доколку pH вредноста на пуферскиот раствор не е посакуваната, можете да ја прилагодите со додавање на мали количини на силна киселина (на пр., HCl) или силна база (на пр., NaOH) додека не се постигне саканата pH вредност. Сепак, треба да се внимава да не се оштети пуферскиот систем со додавање премногу киселина или база.
7. Обезбедување на составните делови
Откако pH вредноста ќе биде точна, додадете дејонизирана вода до посакуваниот волумен, на пример 1 литар ако подготвувате пуфер од 1 литар.
Практичен пример за правење пуферски раствор
Пример 1: Фосфатен пуфер (pH 7,0)
За да направите 1 литар раствор на фосфатен пуфер со pH 7,0:
– Потребни материјали:
– 0,1 M Na₂HPO₄ (натриум хидроген фосфат)
– 0,1 M NaH₂PO₄ (натриум дихидроген фосфат)
– Чекори:
1. Пресметајте го односот користејќи ја равенката Хендерсон-Хаселбалх како во горенаведените чекори.
2. Измешајте 0,63 мол (63 мл) Na₂HPO₄ со 1 мол (100 мл) NaH₂PO₄.
3. По мешањето, тестирајте ја pH вредноста и прилагодете ја доколку е потребно.
4. Додадете вода додека не достигне волумен од 1 литар.
Пример 2: Ацетатен пуфер (pH 4.76)
За да се направи 500 ml ацетатен пуферски раствор со pH 4.76:
– Потребни материјали:
– 0.1 M оцетна киселина (CH₃COOH)
– 0.1 M натриум ацетат (CH₃COONa)
– Чекори:
1. Измешајте 0.5 мол оцетна киселина со 0.5 мол натриум ацетат.
2. Тестирајте ја pH вредноста и прилагодете ја доколку е потребно.
3. Додавајте вода додека не достигне волумен од 500 мл.
Заклучок
Правењето пуферски раствори бара фундаментално разбирање на киселинско-базната хемија и способност за извршување пресметки со користење на равенката Хендерсон-Хаселбалх. Преку систематски чекори, можете да создадете пуферски раствори кои ќе одржуваат стабилна pH вредност под различни експериментални услови. Со повторена практика, ќе станете повешти во креирањето пуферски раствори прилагодени на вашите специфични потреби.
