Tirik organizmlarning asosiy xususiyatlaridan biri kislota-asos gomeostazini ma'lum darajada ushlab turishdir. Protolitik gomeostaz- biologik suyuqliklar, to'qimalar va organlarning pH doimiyligi. Bu biologik muhitning (qon, tupurik, me'da shirasi va boshqalar) juda doimiy pH qiymatlarida va protolitlar ta'sirida tananing normal pH qiymatlarini tiklash qobiliyatida o'z ifodasini topadi. Tizimni qo'llab-quvvatlash protolitik gomeostaz, nafaqat fiziologik mexanizmlarni (o'pka va buyrak kompensatsiyasi), balki fizik-kimyoviylarni ham o'z ichiga oladi: buferlash harakati, ion almashinuvi va diffuziya.

bufer eritmalari chaqirdi suyultirilganda yoki oz miqdorda kuchli kislota yoki asos qo'shilganda o'z pH qiymatlarini o'zgarmagan eritmalar. Protolitik bufer eritmalar bir xil nomdagi ionlarni o'z ichiga olgan elektrolitlar aralashmasidir.

Protolitik bufer eritmalarining asosan ikki turi mavjud:

Kislota, ya'ni. kuchsiz kislota va uning konjugat asosining ortiqcha qismidan iborat (kuchli asos va bu kislotaning anionidan hosil bo'lgan tuz). Masalan: CH 3 COOH va CH 3 COOHa - asetat buferi

CH 3 COOH + H 2 O ↔ H 3 O + + CH 3 COO - ortiqcha konjugatsiyalangan

asoslar

CH 3 COOHa → Na + + CH 3 COO -

Asosiy, ya'ni. kuchsiz asosdan va uning konjugat kislotasining ortiqcha qismidan (ya'ni, kuchli kislota va bu asosning kationidan hosil bo'lgan tuz) iborat. Masalan: NH 4 OH va NH 4 Cl - ammiak buferi.

NH 3 + H 2 O ↔ OH - + NH 4 + ortiqcha

Baza

konjugat

NH 4 Cl → Cl - + NH 4 + kislotalar

Bufer tizim tenglamasi Henderson-Hasselbax formulasi yordamida hisoblanadi:

pH = pK + ℓg, pOH = pK + ℓg
,

Bu erda pK = -ℓg K D.

C - elektrolitning molyar yoki ekvivalent konsentratsiyasi (C = V N)

Bufer eritmalarning ta'sir qilish mexanizmi

Bunga misol sifatida asetat tamponidan foydalanishni ko'rib chiqing: CH 3 COOH + CH 3 COOHa

Asetat ionlarining yuqori kontsentratsiyasi kuchli elektrolit, natriy asetat va sirka kislotasining to'liq dissotsiatsiyasi bilan bog'liq bo'lib, xuddi shu nomdagi anion eritmada deyarli ionlanmagan shaklda mavjud.

Kichik miqdordagi xlorid kislota qo'shilganda, H + ionlari konjugat asosga bog'lanadi CH 3 COO - eritmada mavjud bo'lgan zaif elektrolit CH 3 COOH.

CH 3 COO ‾ +H + ↔ CH 3 COOH (1)

Tenglama (1) shuni ko'rsatadiki, kuchli HC1 kislotasi kuchsiz kislota CH 3 COOH ning ekvivalent miqdori bilan almashtiriladi. CH 3 COOH miqdori ortadi va V. Ostvaldning suyultirish qonuniga ko'ra, dissotsilanish darajasi pasayadi. Natijada, buferda H + ionlarining konsentratsiyasi ortadi, lekin juda oz. pH doimiy ravishda saqlanadi.

Buferga kislota qo'shganda pH quyidagi formula bilan aniqlanadi:

pH = pK + ℓg

Buferga oz miqdorda ishqor qo'shilsa, u CH 3 COOH bilan reaksiyaga kirishadi. Sirka kislotasi molekulalari gidroksid ionlari bilan reaksiyaga kirishib, H 2 O va CH 3 COO ‾ hosil qiladi:

CH 3 COOH + OH ‾ ↔ CH 3 COO ‾ + H 2 O (2)

Natijada ishqor ekvivalent miqdorda kuchsiz asosli tuz CH 3 COONa bilan almashtiriladi. CH 3 COOH miqdori kamayadi va V. Ostvaldning suyultirish qonuniga ko'ra, CH 3 COOH ning qolgan dissotsilanmagan molekulalarining potentsial kislotaligi tufayli dissotsilanish darajasi ortadi. Shunday qilib, H + ionlarining konsentratsiyasi amalda o'zgarmaydi. pH doimiy bo'lib qoladi.

Ishqor qo'shilganda pH quyidagi formula bilan aniqlanadi:

pH = pK + ℓg

Buferni suyultirishda pH ham o'zgarmaydi, chunki dissotsilanish konstantasi va komponentlar nisbati o'zgarishsiz qoladi.

Shunday qilib, buferning pH qiymati quyidagilarga bog'liq: dissotsilanish konstantasi va komponentlarning kontsentratsiyasi nisbati. Bu qiymatlar qanchalik katta bo'lsa, buferning pH darajasi shunchalik yuqori bo'ladi. Buferning pH qiymati birga teng komponentlar nisbatida eng katta bo'ladi.

Uchun miqdoriy xarakteristikalar bufer kiritilgan tushuncha bufer sig'imi.

Bufer eritmalar deyiladi suyultirilganda yoki oz miqdorda kuchli kislota yoki asos qo'shilganda o'z pH qiymatlarini o'zgarmagan eritmalar. Protolitik bufer eritmalar - tarkibida bir xil nomdagi ionlar bo'lgan elektrolitlar aralashmasi.Protolitik bufer eritmalarning asosan ikki turi mavjud: Kislotali, ya'ni. kuchsiz kislota va uning konjugat asosining ortiqcha qismidan iborat (kuchli asos va bu kislotaning anionidan hosil bo'lgan tuz). Masalan: CH 3 COOH va CH 3 COOHa - asetat buferi; Asosiy, ya'ni. zaif asosdan va uning konjugat kislotasining ortiqcha qismidan (ya'ni, kuchli kislota va bu asosning kationidan hosil bo'lgan tuz) iborat. Masalan: NH 4 OH va NH 4 Cl - Bufer tizim tenglamasi Henderson-Hasselbax formulasi yordamida hisoblanadi:

pH = pK + ℓg, pOH = pK + ℓg,

Bu erda pK = -ℓg K D.

C - elektrolitning molyar yoki ekvivalent konsentratsiyasi (C = V N)

Bufer eritmalarning ta'sir qilish mexanizmi

Misol tariqasida atsetat tamponidan foydalanib ko'rib chiqaylik: CH 3 COOH + CH 3 COONa oz miqdorda xlorid kislota qo'shilganda, H + ionlari CH 3 COO konjugat asosiga bog'lanadi - eritmada zaif elektrolit CH 3 COOH hosil bo'ladi. .

CH 3 COO‾ +H + ↔CH 3 COOH(1)

Buferga kislota qo'shganda pH quyidagi formula bilan aniqlanadi:

pH = pK + ℓg

Buferga oz miqdorda ishqor qo'shilsa, u CH 3 COOH bilan reaksiyaga kirishadi. Sirka kislotasi molekulalari gidroksid ionlari bilan reaksiyaga kirishib, H 2 O va CH 3 COO ‾ hosil qiladi:

CH 3 COOH + OH ‾ ↔CH 3 COO ‾ + H 2 O(2)

Ishqor qo'shilganda pH quyidagi formula bilan aniqlanadi:

pH = pK + ℓg

Buferni suyultirishda pH ham o'zgarmaydi, chunki dissotsilanish konstantasi va komponentlar nisbati o'zgarishsiz qoladi.

Buferni miqdoriy tavsiflash uchun kontseptsiya kiritilgan bufer sig'imi.

Bufer tanki

Bu bufer tizimining muhitning pH o'zgarishiga qarshi turish qobiliyatidir.Bufer ta'siri to'xtaydigan yuqorida va pastda pH qiymatlari diapazoni deyiladi. bufer zonasi. Bu pH = pK ± 1 ga teng Bufer sig'imi (B) pH qiymatini birga o'zgartirish uchun bir litr buferga qo'shilishi kerak bo'lgan kuchli kislota yoki ishqorning mol ekvivalentlari soni sifatida ifodalanadi.

B =

B - bufer sig'imi,

n E - kuchli kislota yoki ishqorning mol ekvivalenti miqdori,

pH H - boshlang'ich pH qiymati (kislota yoki gidroksidi qo'shmasdan oldin)

pH K - yakuniy pH qiymati (kislota yoki gidroksidi qo'shgandan keyin)

DrN - pH ning o'zgarishi.

Bufer sig'imi quyidagi formula bo'yicha hisoblanadi:

V - kislota yoki ishqorning hajmi,

N - kislota yoki ishqorning ekvivalent konsentratsiyasi,

V puf. - bufer eritmasi hajmi,

D pH - pH ning o'zgarishi.

Bufer sig'imi elektrolitlar konsentratsiyasiga va bufer komponentlarining nisbatiga bog'liq. Komponentlarning konsentratsiyasi yuqori bo'lgan va komponentlar nisbati birga teng bo'lgan eritmalar eng yuqori bufer sig'imiga ega.Oqsil, gemoglobin, fosfat va bikarbonat buferlari inson organizmida harakat qiladi.

Analitik kimyoda ishlatiladigan kompleks birikmalarning turlari. Ularning xossalari. Monodentat va polidentat ligandlar bilan kompleks hosil bo'lishi: kompleks birikmalarning tuzilishi, kompleks birikmalar eritmalaridagi muvozanat, kompleks ionlarning barqarorlik konstantalari.

Analitik kimyoda birikmalar to'plami. Kationlarning sifat tahlili

1-guruh kationlari

Kationlarning birinchi analitik guruhi tarkibida kaliy K+, natriy Na+, ammoniy NH4+ va magniy Mg2+ ionlari mavjud. Boshqa guruhlarning kationlaridan farqli o'laroq, ko'proq kaliy, natriy, ammoniy tuzlari suvda oson eriydi. Mg2+ ioni bu guruhning boshqa kationlaridan biroz farq qiladi. Bu suv, fosfat va karbonat tuzlarida qiyin eriydigan oksid gidrat shaklidir. Uglerod tuzlarining suvda erimasligi 2-guruh kationlarining eng muhim analitik xususiyati bo'lganligi uchun Mg2+ ba'zan uni deb ham yuritiladi.

Kaliy kationlarining reaksiyalari

Natriy kobaltinitrit Na3 bilan reaksiya.

Neytral yoki sirka eritmasidagi natriy kobaltinitrit kaliy ionlari bilan sariq rangli kristallar beradi. kaliy-natriy kobaltinitrit cho'kmasi:

2KCl + Na3 = K2Na + 2NaCl

yoki ion shaklida:

2K+ +Na+ + 3- = K2Na

Ammoniy kationlarining reaksiyalari

Nessler reaktivi bilan reaksiya

(kaliy simob yodidi K2 ning ishqoriy eritmasi).

Bu reagent ammoniy tuzlari bilan I tarkibidagi qizil-jigarrang cho'kma hosil qiladi. strukturaviy formula HO - Hg -NH - I):

NH4Cl + 2 K2 + 4KOH = I + 7KI + KCl + 3H2O

yoki ion shaklida:

NH4+ + 2- + 4OH- = I + 7I- + 3H2O

Ammoniy tuzlarining juda oz miqdorida cho'kma o'rniga sariq eritma olingan. Reaktsiya juda sezgir.

2-guruh kationlari

Kationlarning 2-analitik guruhiga Ba2+, Ca2+, Sr2+ ionlari kiradi.

Ular gidroksidi tuproq metallari deb ataladi. Faoliyatida ular gidroksidi metallardan bir oz pastroqdir. Ishqoriy tuproq metallari ko'p miqdorda tuzlar hosil qiladi; shulardan halogen, nitrat, sirka va kislotali karboniklar eriydi. Guruh reaktivi ammoniy karbonat (NH4)2CO3 bo'lib, Ba2+ va Ca2+ ionlari, suvda erimaydigan o'rta tuzlar BaCO3 va CaCO3 bilan hosil bo'ladi.

Kaltsiy kationlarining reaksiyalari

Kaliy ferrosiyanid K4 bilan reaksiya.

Ammoniy tuzlari tasviri ishtirokida kaltsiy tuzlari bilan bu reagent. kaltsiy va ammoniy ferrosiyanid Ca(NH4)2 ning oq kristall cho'kmasi:

CaCl2 + 2NH4Cl + K4 = Ca(NH4)2 + 4KCl

yoki ion shaklida:

Ca2+ + 2 NH4+ + 4- = Ca(NH4)2

3-guruh kationlari

Al3+, Cr3+, Fe2+, Fe3+, Mn2+, Zn2+ ionlari 3-analitik kationlar guruhiga tegishli.

Bu kationlar guruhining oltingugurt birikmalari suvda erimaydi, lekin suyultirilgan minerallarda eriydi. Natijada vodorod sulfidi kislota eritmalaridan 3-guruh kationlarini cho`ktirmaydi. Shoir.3-guruh kationlarini vodorod sulfid o'rniga oltingugurt birikmalari shaklida to'liq cho'ktirish uchun taxminan. uning yaxshi dissotsilangan tuzlari. Guruh reaktivi - ammoniy sulfid (NH4)S. Bu elementlarning xlorid, sulfat va nitrat tuzlari suvda eriydi. Ularning gidroliz natijasidagi eritmalari ozgina kislotali reaksiyaga ega.

Temir kationlarining reaksiyalari

K4 kislotali muhitda Fe3 + tuzlari bilan Prussiya ko'k deb nomlangan ko'k cho'kma hosil qiladi:

4FeCl3 + 3K4 = Fe43 + 12KCl

yoki ion shaklida:

4Fe3+ + 3 = Fe43

Temir kationlarining reaksiyalari

Kaliy geksasiyanoferrat (III) K3 bilan reaksiya.

Qizil qon tuzi deb ataladigan K3 kislotali muhitda Fe2 + tuzlari bilan temir temir oksidining to'q ko'k cho'kmasini beradi (Turnbull ko'k) Fe32:

3FeSO4 + K3 = Fe32 + K2SO4

yoki ion shaklida:

3Fe2+ + 3- = Fe32

Rux kationlarining reaksiyalari

Kaliy geksasiyanoferrat (II) K43 bilan reaksiya.

K4 rux ionlari bilan kaliy ferrisiyanid va sinkning oq cho'kmasini hosil qiladi:

3ZnCl2 + 2K4 = Zn3K22 + 6KCl

yoki ion shaklida:

3Zn2+ + 2K+ 2 = Zn3K22

4-guruh kationlari

Bularga Hg2+, Cu2+, Bi3+, Ag+, Pb2+ kationlari kiradi.

Bu metallarning oltingugurt birikmalari suyultirilgan kislotalardagi eritmalar emas. Guruh reaktivi-vodorod sulfidi. 4-guruhning ko'pgina kationlari ammiak, sianid birikmalari bilan turg'un komplekslar hosil qilishga moyildir. va sizdagi boshqalar muvaffaqiyatli ishlatiladi. analitik holatda kimyo.

Mis kationlarining reaksiyalari

Kaliy geksasiyanoferrat (II) K43 bilan reaksiya.

K4 ta'kidlash ikki valentli mis tuzlari eritmasidan qizil-jigarrang temirli mis Cu2 cho'kmasi:

2CuSO4 + K4 = Cu2 + 2K2SO4

yoki ion shaklida:

2Cu2+ + 4- = Cu2

Cho'kma suyultirilgan kislotalarda erimaydi, lekin NH4OH da eriydi va mis ammiakini hosil qiladi:

Cu2 + 12NH4OH = 2(OH)2 + (NH4)4 + 8H2O

yoki ion shaklida:

Cu2 + 8NH3 = 22+ + 4-

5-guruh kationlari

5-analitik guruhga mishyak, surma, qalayning nisbiy kationlari.

Guruh reagenti - polissulfat ammoniy. Ammoniy polisulfidi oltingugurtni ammoniy sulfidda eritib olinadi. Bu oksidlovchi modda.Har qanday.complex.comp. markaziy atomdan va uning atrofida muvofiqlashtirilgan zarrachalardan, ular ligandlar deb ataladi. Markaziy atom va ligand o'rtasidagi kimyoviy bog'lanish donor-akseptor xarakterga ega bo'lib, ligand bir juft elektronning donori, markaz atomi esa akseptor hisoblanadi. Ligand markaziy atom bilan kimyoviy bog'lanishga qodir bo'lgan bir nechta donor atomlarga ega bo'lishi mumkin. Shu asosda ular monodentat va polidentatlarga bo'linadi. Monodentat ligand egallagan. markaziy atomda bitta koordinatsiya joyi; polidentat - bir nechta: ikki, uch va boshqalar. Maks. monodentat ligandlar soni, bu m. atom markazi atrofida joylashgan, kompleks hosil qiluvchi atomning koordinatsion raqami deyiladi. Markaziy atom va uning atrofida joylashgan ligandlar. ichki muvofiqlashtirish sohasi, ba'zan birinchi muvofiqlashtirish sohasi deb ataladi. Ichki muvofiqlashtirish sohasi ijobiy va salbiy bo'lishi mumkin. yoki nol elektr zaryadi. Agar ichki koordinatsion sfera zaryadga ega bo'lsa, biz murakkab kation yoki anion bilan ishlaymiz va kompleksning elektron neytralligi uchun birikma tashqi yoki ikkinchi koordinatsiya sferasida joylashgan anionlar yoki kationlarni o'z ichiga olishi kerak. Ichki o'rtasidagi aloqa tashqi koordinatsiya sohalari esa sof iondir. poet.in suv eritmalari Kompleksning tashqi koordinatsion sferasida joylashgan ionlar butunlay dissotsilangan.Ligandlar anionlar yoki qutbli molekulalardir. Noorganik ligandlarga nisbatan. suv va ammiak molekulalari, shuningdek gidroksid, galogenid, siyanid ionlari va boshqalar. Eng keng tarqalgan ligandlardan biri ammiakdir. Org.ligandlari bo'lgan komplekslar intensiv rangga ega, suvda ner-rimlar, organikda esa oson p-rimlar. muhitlar. Odatda, ligandlar organik reagentlarning funktsional guruhlariga kiruvchi kislorod, azot, oltingugurt, fosfor va mishyak kabi donor atomlarini o'z ichiga oladi.

Polidentat ligandlari bo'lgan komplekslarda xelat halqalari paydo bo'lishi mumkin. Bunday komplekslar xelat deb ataladi. Tsiklning yopilishi ligandning kislotali guruhlaridan bir yoki bir nechta protonlarning metall ioni bilan siljishi natijasida yuzaga keladigan xelatlar intrakompleks birikmalar deyiladi.

Shunga o'xshash ma'lumotlar.

KIRISH

BUFER SOLUTIONS (bufer aralashmalari, buferlar) - bufer tizimlarini o'z ichiga olgan va natijada pH ni doimiy darajada ushlab turish qobiliyatiga ega bo'lgan eritmalar. Ular, odatda, suvda erishi bilan tayyorlanadi, tegishli nisbatlarda olinadi, zaif kislota va uning tuzi hosil bo'ladi gidroksidi metall, kuchsiz kislotani kuchli ishqor bilan yoki kuchsiz asosni kuchli kislota bilan qisman neytrallash, ko'p asosli kislota tuzlari aralashmasini eritish. Shu tarzda tayyorlangan bufer eritmalarning pH qiymati haroratga qarab bir oz farq qiladi. Bufer eritmasi barqaror buferlash xususiyatiga ega bo'lgan pH qiymatlari diapazoni pK ± 1 oralig'ida joylashgan (pK - uning tarkibiga kiritilgan zaif kislotaning dissotsiatsiya konstantasining manfiy kasrli logarifmi). Eng mashhur bufer eritmalari: Serensen glitsin, Valpole atsetati, Serensen fosfati, Palich borati, Michaelis veronali, Koltoff karbonati, Tris buferi, universal Michaelis veronali va boshqalar.

Laboratoriya amaliyotida bufer eritmalar muhitning faol reaksiyasini ma'lum bir doimiy darajada ushlab turish va pH (pH) ni aniqlash uchun - barqaror pH qiymatlari bo'lgan standart eritmalar sifatida va hokazo.

BUFER ARALAMALARI

Agar biron-bir kislota yoki ishqor eritmasiga suv qo'shilsa, unda, albatta, vodorod yoki gidroksil ionlarining konsentratsiyasi mos ravishda kamayadi. Ammo sirka kislota va natriy asetat aralashmasiga yoki ammoniy gidroksid va ammoniy xlorid aralashmasiga ma'lum miqdorda suv qo'shilsa, bu eritmalarda vodorod va gidroksil ionlarining konsentratsiyasi o'zgarmaydi.

Ba'zi eritmalarning suyultirilganda, shuningdek, oz miqdorda kuchli kislotalar yoki ishqorlar qo'shilganda vodorod ionlari konsentratsiyasini o'zgarmas holda saqlash xususiyati buferlash harakati deb nomlanadi.

Bir vaqtning o'zida oz miqdorda kuchsiz kislota va uning tuzi yoki ba'zi kuchsiz asos va uning tuzini o'z ichiga olgan va bufer ta'siriga ega bo'lgan eritmalar bufer eritmalar deyiladi. Bufer eritmalarni bir xil nomdagi ionlarga ega elektrolitlar aralashmalari deb hisoblash mumkin. Eritmada kuchsiz kislota yoki kuchsiz asos va ularning tuzlarining mavjudligi suyultirish yoki boshqa kislota va asoslarning eritmaning pH ga ta’sirini kamaytiradi.

Bunday bufer eritmalar CH ning quyidagi aralashmalaridir 3 COOH + CH 3 C OON a, NH 4 OH + NH 4 Cl, Na 2 CO 3 + NaHCO 3 va boshqalar.

Zaif kislotalar va ularning tuzlari aralashmasi bo'lgan bufer eritmalar odatda kislotali reaktsiyaga ega (pH)<7). Например, буферная смесь 0,1М раствора СН 3 COOP + 0,1M CH eritmasi 3 CO ONa pH = 4,7 ga ega.

Zaif asoslar va ularning tuzlari aralashmasi bo'lgan bufer eritmalar, qoida tariqasida, ishqoriy reaktsiyaga ega (pH> 7). Masalan, 0,1M eritmaning bufer aralashmasi N H 4 OH + 0,1M N H 4 C1 eritmasi pH = 9,3 ga ega.

Kislota asosli bufer eritmalari

Keng ma'noda bufer tizimlar tarkibi o'zgarganda parametrning ma'lum qiymatini saqlaydigan tizimlar deb ataladi. Bufer yechimlari bo'lishi mumkin

kislota-asos - oz miqdorda kislota yoki asos qo'shib, doimiy pH qiymatini saqlang.

Oksidlovchi yoki qaytaruvchi moddalar kiritilganda oksidlanish-qaytarilish tizimning potentsialini doimiy ushlab turadi.

doimiy pH ni saqlaydigan ma'lum metall bufer eritmalari.

Barcha holatlarda bufer eritmasi konjugatsiyalangan juftlikdir. Xususan, kislota-asosli bufer eritmalarida konjugatsiyalangan kislota-asos juftligi mavjud. Ushbu eritmalarning bufer ta'siri kislota-ishqor muvozanatining mavjudligi bilan bog'liq umumiy turi:

ON ↔ H + + A -

kislota konjugati

Baza

B + H + ↔ HH +

O konjugat burma

Kislota

dan beri ushbu bo'lim faqat kislota-asosli bufer eritmalari ko'rib chiqiladi, biz ularni "kislota-asos" nomini qoldirib, bufer eritmalar deb ataymiz.

Bufer eritmalar suyultirilganda va oz miqdorda kislota yoki asos qo'shilganda doimiy pH ni saqlaydigan eritmalardir.

Bufer tizimlarining tasnifi

1. kuchsiz kislotalar va ularning tuzlari eritmalari aralashmalari. Masalan, asetat bufer eritmasi.

2. kuchsiz asoslar eritmalari va ularning tuzlari aralashmalari. Masalan, ammoniy bufer eritmasi.

3. turli darajadagi almashinish darajasidagi ko'p asosli kislotalar tuzlari eritmalari aralashmalari. Masalan, fosfat bufer eritmasi.

4. amfolitlarning ionlari va molekulalari. Bularga, masalan, aminokislotalar va oqsil bufer tizimlari kiradi. Izoelektrik holatda bo'lgan aminokislotalar va oqsillar bufer emas. Bufer effekti faqat ularga ma'lum miqdorda kislota yoki gidroksidi qo'shilganda paydo bo'ladi. Bunda oqsilning ikki shakli aralashmasi hosil bo'ladi: a) kuchsiz "oqsil kislotasi" + bu kuchsiz kislotaning tuzi; b) kuchsiz "oqsil asos" + bu kuchsiz asosning tuzi. Shunday qilib, bufer tizimlarining bu turini birinchi yoki ikkinchi turdagi bufer tizimlariga kiritish mumkin.

Bufer eritmalarining pH ni hisoblash

Bufer tizimlarining pH ni hisoblash kislota-ishqor muvozanati uchun massa ta'siri qonuniga asoslanadi. Zaif kislota va uning tuzidan, masalan, asetatdan tashkil topgan bufer tizimi uchun ion konsentratsiyasi H+ sirka kislotaning muvozanat konstantasidan hisoblash oson:

CH 3 COOH ↔ CH 3 COO - + H +

(1).

(1) dan vodorod ionlarining konsentratsiyasi teng ekanligi kelib chiqadi

(2)

CH 3 mavjudligida Sirka kislotaning COONa kislota-ishqor balansi chapga siljiydi. Shuning uchun dissotsilanmagan sirka kislotasining konsentratsiyasi amalda kislota konsentratsiyasiga teng, ya'ni. [CH 3 COOH] = kislota bilan.

Asetat ionlarining asosiy manbai kuchli elektrolit CH 3 COONa:

CH 3 COONa → Na + + CH 3 COO -,

Shuning uchun, taxmin qilish mumkinki, [ CH 3 COO -] = tuzdan . Olingan taxminlarni hisobga olgan holda (2) tenglama quyidagi shaklni oladi:

Bu yerdan kuchsiz kislota va uning tuzidan iborat bufer sistemalar uchun Xenderson-Hasselbax tenglamasi olinadi:

(3)

Kuchsiz asos va uning tuzi, masalan, ammiakdan iborat bufer sistemasi uchun eritmadagi vodorod ionlarining konsentratsiyasini kuchsiz asosning dissotsilanish konstantasidan hisoblash mumkin.

NH 3 × H 2 O \u003d NH 4 OH ↔ NH 4 + + OH -

(4)

Biz ionlarning konsentratsiyasini ifodalaymiz oh- suvning ion mahsulotidan

(5)

va (4) ga almashtiring.

(6)

(6) dan vodorod ionlarining konsentratsiyasi teng ekanligi kelib chiqadi

(7)

NH 4 Cl ishtirokida kislota-baz muvozanati chapga siljiydi. Shuning uchun dissotsilanmagan ammiak konsentratsiyasi amalda ammiak konsentratsiyasiga teng, ya'ni. [ NH 4 OH] = asosiy bilan.

Ammoniy kationlarining asosiy manbai kuchli elektrolitdir NH4Cl:

NH 4 Cl → NH 4 + + Cl -,

Shuning uchun, taxmin qilish mumkinki, [ NH 4 +] = tuzdan . Olingan taxminlarni hisobga olgan holda (7) tenglama quyidagi shaklni oladi:

(8)

Bu yerdan kuchsiz asos va uning tuzidan iborat bufer sistemalar uchun Xenderson-Hasselbax tenglamasi olinadi:

(9)

Xuddi shunday, siz turli darajadagi almashtirish darajasidagi ko'p asosli kislotalar tuzlari eritmalari aralashmasidan tashkil topgan bufer tizimining pH ni hisoblashingiz mumkin, masalan, gidrofosfat eritmalari aralashmasidan tashkil topgan fosfat ( Na2HPO4 ) va dihidrofosfat ( NaH2PO4 ) natriy. Uning ta'siri kislota-baz muvozanatiga asoslanadi:

H 2 PO 4 - ↔ H + + HPO 4 2-

Zaif kislota konjugat asosi

(10)

(10) dan vodorod ionlarining konsentratsiyasini ifodalab, quyidagi farazlarni keltiramiz:

[ H 2 PO 4 - ] = c (H 2 PO 4 -); [ HPO 4 2- ] = c (HPO 4 2- ), biz quyidagilarni olamiz:

(11).

Ushbu ifodaning logarifmini olib, belgilarni teskari qilib, fosfat bufer tizimining pH ni hisoblash uchun Henderson-Hasselbax tenglamasini olamiz.

(12),

Bu erda pK b (H 2 PO 4 - ) dissotsiatsiya konstantasining manfiy o'nlik logarifmi

ikkinchi bosqichda fosfor kislotasi; Bilan ( H 2 PO 4 - ) va (HPO 4 2-) bilan ), navbati bilan kislota va tuz konsentratsiyasi.

Bufer eritmalarning xossalari

Bufer eritmalarining pH qiymati suyultirilganda Henderson-Hasselbax tenglamasidan kelib chiqqan holda o'zgarishsiz qoladi. Bufer eritmasi suv bilan suyultirilganda aralashmaning ikkala komponentining konsentratsiyasi bir xil marta kamayadi. Shuning uchun pH qiymati o'zgarmasligi kerak. Biroq, tajriba shuni ko'rsatadiki, pH ning ba'zi o'zgarishi, ahamiyatsiz bo'lsa ham, sodir bo'ladi. Bu Henderson-Hasselbax tenglamasining taxminiy ekanligi va ionlararo o'zaro ta'sirlarni hisobga olmasligi bilan izohlanadi. To'g'ri hisob-kitoblarda konjugatsiyalangan kislotalar va asoslarning faollik koeffitsientlarining o'zgarishini hisobga olish kerak.

Bufer eritmalar oz miqdorda kislota yoki asos qo'shilganda pH ni biroz o'zgartiradi. Bufer eritmalarga oz miqdorda kuchli kislota yoki kuchli asos qo‘shilsa, ularning pH qiymatini doimiy ushlab turish qobiliyati bitta omilga asoslanadi. komponent bufer eritmasi H bilan o'zaro ta'sir qilishi mumkin+ kislota, ikkinchisiga esa OH qo'shiladi- qo'shilgan baza. Natijada, bufer tizimi ikkalasini ham bog'lashi mumkin H + va OH - va pH qiymatining doimiyligini saqlash uchun ma'lum bir chegaragacha. Keling, buni konjugatsiyalangan kislota-asos juftligi bo'lgan format bufer tizimi misolida ko'rsatamiz. HCOOH/HCOO- . Formatli bufer eritmasidagi muvozanatni quyidagi tenglama bilan ifodalash mumkin:

HCOOH ↔ HCOO-+H+

Kuchli kislota qo'shilsa, konjugat asos HCOO- qo'shilgan ionlarni bog'laydi H+ , kuchsiz formik kislotaga aylanadi:

HCOO - + H + ↔ HCOOH

Le Shatelye printsipiga ko'ra, muvozanat chapga siljiydi.

Ishqor qo'shilganda, chumoli kislota protonlari qo'shilgan OH ionlarini bog'laydi- suv molekulalariga:

HCOOH + OH - → HCOO - + H 2 O

Le Chatelierga ko'ra kislota-baz muvozanati o'ngga siljiydi.

Ikkala holatda ham nisbatda kichik o'zgarishlar mavjud HCOOH/HCOO- , lekin bu nisbatning logarifmi kam o'zgaradi. Shunday qilib, eritmaning pH qiymati ham biroz o'zgaradi.

Bufer harakatining mohiyati

Bufer eritmalarning ta'siri bufer aralashmalarning alohida komponentlari zaif elektrolitlar hosil qilish uchun ularga kiritilgan kislotalar va asoslarning vodorod yoki gidroksil ionlarini bog'lashiga asoslanadi. Misol uchun, zaif kislota HA o'z ichiga olgan bufer eritmasi bo'lsa n va bu kislotaning tuzi Kt A n , gidroksidi qo'shing, keyin kuchsiz elektrolit-suv hosil bo'lish reaktsiyasi sodir bo'ladi:

H + + OH → H 2 O

Shuning uchun, agar kislotali bufer eritmasiga ishqor qo'shilsa, u holda kislota HA elektrolitik dissotsiatsiyasida hosil bo'lgan vodorod ionlari. n , qo'shilgan ishqorning gidroksil ionlari bilan bog'lanib, zaif elektrolit-suv hosil qiladi. Sarflangan vodorod ionlari o'rniga, HA kislotasining keyingi dissotsiatsiyasi tufayli n , yangi vodorod ionlari paydo bo'ladi. Natijada, H.ning oldingi kontsentratsiyasi+ - bufer eritmasidagi ionlar dastlabki qiymatiga qaytadi.

Belgilangan bufer aralashmasiga kuchli kislota qo'shilsa, quyidagi reaktsiya sodir bo'ladi:

H + + A n - → ON n

bular. Va n - - K tuzining elektrolitik dissotsiatsiyasida hosil bo'lgan ionlar t A n , qo'shilgan kislotaning vodorod ionlari bilan qo'shilib, kuchsiz kislota molekulalarini hosil qiladi. Shuning uchun bufer aralashmasiga qo'shilgan kuchli kislotadan vodorod ionlarining konsentratsiyasi amalda o'zgarmaydi. Boshqa bufer aralashmalarning ta'sirini ham xuddi shunday tushuntirish mumkin.

Bufer eritmalarida pH qiymati

Nisbatlarni o'zgartirib, siz buferni olishingiz mumkin

pH ning minimal mumkin bo'lgan qiymatlaridan silliq o'zgarishi bilan farq qiluvchi eritmalar. Kuchsiz kislotaning suvli eritmasida

[ H + ] = √K HAn * C HAn

qayerda

pH = − lg [ N + ] = − − log K HAn − − log C HAn

Ammo K HAN dan beri o'zida aks ettiradi doimiy qiymat, keyin uni shaklda ifodalash yaxshidir pK HAN bular. elektrolitik dissotsiatsiya konstantasining ko'rsatkichi: pK Han = - log K HAn.

Keyin biz buni kuchsiz kislotaning suvli eritmasida olamiz:

pH = - log [H + ] = - - pK HAn - - pC HAn

Uning tuzining suvli eritmasiga kuchsiz kislota qo'shilsa, eritmaning pH qiymati o'zgaradi.

Tenglamaga ko'ra, kuchsiz kislota va uning tuzi aralashmasi bo'lgan eritmada [N+ ] = K HAN

keyin

pH \u003d - lg [H + ] \u003d - lg K HAn - lg C HAn + lg C Kt A n.

Xuddi shunday, biz kuchsiz asoslar uchun formulani olamiz:

[OH] = √KKtOH * CKtOH

pOH = − log [OH] = − − log K KtOH − − log C KtOH

Vodorod ionlarining konsentratsiyasi ham quyidagi formula bilan ifodalanadi [H+ ] =, shuning uchun

pH = pK w - (- pK KtOH - - lg C KtOH)

Tenglamaga ko'ra, zaif asos va uning tuzi aralashmasi bo'lgan eritmada

[H+]=

t . e .

pH \u003d - log [H + ] \u003d - log K w + log K KtOH - logC Kt A n + log C KtOH.

Formuladan olingan pH qiymatlarini eslab qolishning hojati yo'q, chunki ular [H qiymatini ifodalovchi oddiy formulalarning logarifmini olish orqali juda oson olinadi.+ ].

Bufer sig'imi

Bufer eritmalarning doimiy pH qiymatini saqlab turish qobiliyati cheksiz emas va bufer eritmasining sifat tarkibiga va uning tarkibiy qismlarining konsentratsiyasiga bog'liq. Bufer eritmasiga sezilarli miqdorda kuchli kislota yoki ishqor qo'shilsa, pH ning sezilarli o'zgarishi kuzatiladi. bundan tashqari, tarkibi jihatidan bir-biridan farq qiluvchi, tarkibi jihatidan bir-biridan farq qiluvchi turli bufer aralashmalar uchun bufer effekti bir xil emas. Shuning uchun bufer aralashmalarni bir xil miqdorda va ma'lum konsentratsiyada bufer eritmasiga kiritilgan kislotalar va ishqorlar ta'siriga qarshilik kuchi bilan farqlash mumkin. Bufer eritmasiga pH qiymati faqat bir birlikka o'zgarishi uchun qo'shilishi mumkin bo'lgan ma'lum bir konsentratsiyali kislota yoki ishqorning chegaralangan miqdori (mol / l yoki g-ekv / l) bufer sig'imi deb ataladi.

Agar qiymat [H + ] bir bufer eritmaning [N qiymatidan kam kuchli kislota qo‘shilsa, o‘zgaradi+ ] bir xil miqdordagi kislota qo'shganda boshqa bufer eritmasi, birinchi aralashmaning bufer sig'imi kattaroq bo'ladi. Xuddi shu bufer eritmasi uchun bufer sig'imi qanchalik katta bo'lsa, uning tarkibiy qismlarining konsentratsiyasi shunchalik yuqori bo'ladi.

Kuchli kislotalar va asoslar eritmalarining bufer xossalari.

Kuchli kislotalar va asoslarning etarlicha yuqori konsentratsiyadagi eritmalari ham bufer ta'siriga ega. Bu holda konjugat tizimlar H 3 O + /H 2 O kuchli kislotalar va OH uchun- /N 2 Kuchli asoslar haqida. Kuchli kislotalar va asoslar suvli eritmalarda butunlay dissotsilanadi va shuning uchun gidroniy ionlarining yuqori konsentratsiyasi bilan ajralib turadi.yoki gidroksil ionlari. Shuning uchun ularning eritmalariga kuchli kislota yoki kuchli asosning oz miqdori qo'shilishi eritmaning pH qiymatiga juda kam ta'sir qiladi.

Bufer eritmalarini tayyorlash

1. Tegishli fiksatorlarning o'lchov kolbasida suyultirish.

2. Xenderson-Hasselbax tenglamasi bo'yicha hisoblangan mos konjugatsiyalangan kislota-asos juftlari miqdorini aralashtirish.

3. Kuchsiz kislotani kuchli ishqor bilan yoki kuchsiz asosni kuchli kislota bilan qisman neytrallash.

Agar bir komponentning konsentratsiyasi ikkinchisining konsentratsiyasidan 10 baravar yoki undan ko‘proq farq qilsa, buferlash xususiyatlari juda zaif bo‘lganligi sababli, bufer eritmalar ko‘pincha ikkala komponentning konsentratsiyasi teng bo‘lgan eritmalarni aralashtirish yoki kerakli miqdorda reaktiv qo‘shish orqali tayyorlanadi. konjugatsiyalangan shaklning teng kontsentratsiyasini shakllantirishga olib keladigan bitta komponentning eritmasi. Ma'lumotnoma adabiyotida turli xil pH qiymatlari uchun bufer eritmalarini tayyorlash uchun batafsil retseptlar mavjud.

Kimyoviy analizda bufer eritmalarni qo'llash

Bufer eritmalari keng qo'llaniladi kimyoviy tahlil tajriba shartlariga ko'ra, o'sha hollarda kimyoviy reaksiya eritma suyultirilganda yoki unga boshqa reagentlar qo'shilganda o'zgarmaydigan aniq pH qiymatiga rioya qilgan holda davom etishi kerak. Masalan, oksidlanish-qaytarilish reaktsiyasini olib borishda, sulfidlar, gidroksidlar, karbonatlar, xromatlar, fosfatlar va boshqalarni cho'ktirish paytida.

Mana tahlil qilish uchun ulardan foydalanishning ba'zi holatlari:

Asetat tampon eritmasi (CH3COOH + CH 3 COO Na ; pH \u003d 5) kislotali yoki gidroksidi eritmalarda cho'kmagan cho'kmalarni cho'ktirish uchun ishlatiladi. Kislotalarning zararli ta'siri kuchli kislota bilan reaksiyaga kirishadigan natriy asetat bilan bostiriladi. Masalan:

HC1 + CH 3 COO N a → CH 3 COOH + Na C1

yoki ion shaklida

H + + CH 3 COO → CH 3 COOH.

Ammiak-ammiak bufer eritmasi ( N H 4 OH + N H 4 C1; pH = 9) bariy, stronsiy, kaltsiy karbonatlarini cho'ktirish va ularni magniy ionlaridan ajratishda ishlatiladi; nikel, kobalt, sink, marganets va temir sulfidlarini cho'ktirish paytida; shuningdek alyuminiy, xrom, berilliy, titan, sirkoniy, temir va boshqalar gidroksidlarini izolyatsiya qilishda.

Bufer eritmasini formatlash (HCOOH + HCOO N a; pH = 2) shaklda cho'kmaga tushgan rux ionlarini ajratishda ishlatiladi ZnS kobalt, nikel, marganets, temir, alyuminiy va xrom ionlari ishtirokida.

Fosfat bufer eritmasi ( N a 2 HPO 4 + N aH 2 RO; pH = 8) ko'plab oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalarini o'tkazishda ishlatiladi.

Tahlil uchun bufer aralashmalaridan muvaffaqiyatli foydalanish uchun har bir bufer aralashmasi tahlil qilish uchun mos emasligini esga olish kerak. Bufer aralashmasi uning maqsadiga qarab tanlanadi. U ma'lum bir sifat tarkibini qondirishi kerak va uning tarkibiy qismlari eritmada ma'lum miqdorda bo'lishi kerak, chunki bufer aralashmalarning ta'siri ularning tarkibiy qismlari konsentratsiyasining nisbatiga bog'liq.

Yuqoridagilarni jadval shaklida taqdim etish mumkin.

Tahlilda ishlatiladigan bufer eritmalar

tampon aralashmasi	Aralashmaning tarkibi (1:1 molyar nisbatda)	pH
Formatlash	Formik kislota va natriy formati
benzoat	Benzoy kislotasi va ammoniy benzoat
Asetat	Sirka kislotasi va natriy asetat
Fosfat	Bir almashtirilgan va ikki o'rinbosar natriy fosfat
ammoniy	Ammoniy gidroksid va ammoniy xlorid

Vodorodni metall bilan har xil almashtirish bilan kislota tuzlari aralashmalari ham bufer ta'siriga ega. Masalan, dihidrofosfat va natriy vodorod fosfatning bufer aralashmasida birinchi tuz kuchsiz kislota, ikkinchisi esa uning tuzi rolini o'ynaydi.

Kuchsiz kislota va uning tuzi konsentratsiyasini o'zgartirib, bufer eritmalarini olish mumkin berilgan qiymatlar pH.

Murakkab bufer tizimlar hayvon va o'simlik organizmlarida ham ishlaydi, qon, limfa va boshqa suyuqliklarning doimiy pH darajasini saqlaydi. Tuproq, shuningdek, tuproq eritmasining pH darajasini o'zgartiruvchi tashqi omillarga, masalan, tuproqqa kislotalar yoki asoslar kiritilganda, buferlik xususiyatlariga ega.

XULOSA

Shunday qilib, bufer yechimlar qo'llab-quvvatlovchi echimlar deb ataladisuyultirilganda va oz miqdorda kislota yoki asos qo'shilganda doimiy pH qiymati. Bufer eritmalarning muhim xossasi eritma suyultirilganda doimiy pH qiymatini saqlab turish qobiliyatidir. Kislotalar va asoslarning eritmalarini bufer eritmalar deb atash mumkin emas, chunki suv bilan suyultirilganda, eritmaning pH qiymati o'zgaradi. Eng samarali bufer eritmalar kuchsiz kislota va uning tuzi yoki kuchsiz asos va uning tuzi eritmalaridan tayyorlanadi.

Bufer eritmalarni bir xil nomdagi ionlarga ega elektrolitlar aralashmalari deb hisoblash mumkin. Bufer eritmalar ko'pgina texnologik jarayonlarda muhim rol o'ynaydi. Ular, masalan, himoya qoplamalarini elektrokimyoviy qo'llashda, bo'yoqlar, charm, fotomateriallar ishlab chiqarishda qo'llaniladi. Bufer eritmalari kimyoviy tahlilda va pH o'lchagichlarni kalibrlashda keng qo'llaniladi.

Ko'pgina biologik suyuqliklar bufer eritmalardir. Masalan, inson organizmidagi qonning pH darajasi 7,35 dan 7,45 gacha saqlanadi; me'da shirasi 1,6 dan 1,8 gacha; tupurik 6,35 dan 6,85 gacha. Bunday eritmalarning tarkibiy qismlari karbonatlar, fosfatlar va oqsillardir. Bakteriologik tadqiqotlarda bakteriyalarni etishtirish ham bufer eritmalardan foydalanishni talab qiladi.

ADABIYOTLAR

1. Kreshkov A.P. Analitik kimyo asoslari. 1-kitob. - M: Kimyo, 1965 yil. -498 b.

2. Tsitovich I.K. Analitik kimyo kursi: Oliy maktablar uchun darslik. - Sankt-Peterburg: "Lan", 2007 - 496 p.

3. Kreshkov A.P., Yaroslavtsev A.A. Analitik kimyo kursi. 1-kitob. Sifatli tahlil - 2-nashr, qayta ko'rib chiqilgan. - M.: Kimyo, 1964 - 432 b.

4. Kimyo: o'rta maktab o'quvchilari va universitet abituriyentlari uchun ma'lumotnoma / Ed. Lidiya R.A., Alikberova L.Yu. - M.: AST-PRESS MAKTABI, 2007 yil -512s.

5. Osipov Yu.S., Buyuk rus ensiklopediyasi: 30 jildda.T.4.- M.: Buyuk rus ensiklopediyasi 2006 yil. - 751 b.

6. Mixaylenko Ya.I., Kimyoviy analizga kirish, Goshimtexizdat, 1933 y.

Henderson-Hasselbax tenglamasi - bufer tizimining imkoniyatlarini tavsiflovchi matematik ifoda. Tenglama bufer eritmasining kislota-ishqor balansi kislota-ishqor bufer sistemasi komponentlarining xossalariga va eritmadagi bu komponentlarning miqdoriy nisbatiga qanday bog'liqligini ko'rsatadi. Eritmadagi kislota-ishqor muvozanatining ko'rsatkichi pH, pH hisoblanadi. Kislotaning xossasi (uning ionlarga parchalanish qobiliyati) bufer sistemaning tarkibiy qismi sifatida muvozanat konstantasining qiymati, kislotaning dissotsilanish konstantasi Ka bilan tavsiflanadi. pK= – lgK D

Bufer tizimining miqdoriy tuzilishi (tarkibi) tuz/kislota nisbati sifatida baholanishi mumkin. Yuqoridagilarni hisobga olgan holda, Henderson-Hasselbax tenglamasi quyidagicha ko'rinadi:

pH = pK + log

pH va pOH qiymatiga ta'sir qiladi dissotsiatsiya konstantasi va komponentlar kontsentratsiyasining nisbati.

18. Bufer tanki. Bufer zonasi.

Interval pH=pKa±1 chaqirdi bufer zonasi .

Bufer sig'imi (V) pH qiymatini birga o'zgartirish uchun bir litr buferga qo'shilishi kerak bo'lgan kuchli kislota yoki asosning mol ekvivalentlari soni sifatida ifodalanadi.

B - bufer sig'imi,

nE - kuchli kislota yoki ishqorning mol ekvivalenti,

DrN - pH ning o'zgarishi.

Amalda, bufer sig'imi quyidagi formula bo'yicha hisoblanadi:

V - kislota yoki ishqorning hajmi,

N - kislota yoki ishqorning ekvivalent konsentratsiyasi,

V bufer - bufer eritmasining hajmi,

D pH - pH ning o'zgarishi.

Bufer sig'imi quyidagilarga bog'liq elektrolitlar kontsentratsiyasi va bufer nisbatlari.

19. Bufer sig'imini miqdoriy aniqlash.

1 litr bufer eritmasiga qo'shilishi kerak bo'lgan kislota yoki ishqor miqdori, uning pH qiymati bir marta o'zgaradi. bufer sig'imi

Qanchalik baland boshlang'ich konsentratsiyasi bufer aralashmasi, uning bufer sig'imi qanchalik yuqori bo'lsa

20. Qonning bufer tizimlari: bikarbonat, fosfat, gemoglobin va oqsil.

gemoglobin buferi Bufer sig'imining 35% ni tashkil qiladi.

Qonning umumiy bufer sig'imining taxminan 75% ni tashkil etadigan eritrotsitlarning asosiy bufer tizimi. Qonning gemoglobin bufer tizimi: nafas olish, kislorodni to'qimalarga tashish va doimiy qon pH ni saqlashda muhim rol o'ynaydi.

U ikkita zaif kislota - gemoglobin va oksigemoglobin va ularning konjugat asoslari - gemoglobinat va oksigemoglobinat ionlari bilan ifodalanadi:

HHb ↔ H + + Hb -

HHbO 2 ↔ H + HbO 2 -

Fosfat buferi

U qonda ham, boshqa to'qimalarning, ayniqsa buyraklarning hujayra suyuqligida ham mavjud. Hujayralarda u tuzlar bilan ifodalanadi

K 2 NRO 4 va KN 2 RO 4, va qon plazmasida va hujayralararo suyuqlikda

Na2HPO4 va NaH2PO4.

Asosan plazmada ishlaydi va quyidagilarni o'z ichiga oladi: dihidrofosfat ioni va vodorod fosfat ioni

H 2 RO 4 - va NRO 4 2-

Bu tizim biologik muhitda hal qiluvchi rol o'ynaydi - hujayrada, ovqat hazm qilish bezlarining sharbatlarida, siydikda.

bikarbonat tampon . Bufer sig'imining 53% ni tashkil qiladi.

Taqdim etilgan:

H 2 CO 3 va NaHCO3

Bikarbonat buferi qon plazmasidagi asosiy bufer tizimidir; bu tez javob berish tizimidir, chunki uning CO 2 kislotalari bilan o'zaro ta'siri o'pka orqali tezda chiqariladi.

Protein buferi Bu bufer sig'imining 5% ni tashkil qiladi.

U kuchli asosdan hosil bo'lgan oqsil-kislota va uning tuzidan iborat.

Pt - COOH - oqsil-kislota

Pt - COONa - oqsil-tuz

1. Organizmda kuchli kislotalar hosil bo'lganda, ular oqsil tuzi bilan o'zaro ta'sir qiladi.

HC1 + Pt-COONa ↔ Pt-COOH + NaCl.

2. Ishqoriy mahsulotlarning ko'payishi bilan ular Pt-COOH bilan o'zaro ta'sir qiladi:

NaOH + Pt-COOH ↔ Pt-COONa + H 2 O

Protein amfoter elektrolit bo'lib, shuning uchun o'zining bufer ta'sirini ko'rsatadi.

6-bob. PROTOLITIK BUFER TIZIMLARI

Moddalar tizimining kimyoviy muvozanat holatiga ta'sir qilishi mumkin bo'lgan har qanday omilning o'zgarishi unda sodir bo'layotgan o'zgarishlarga qarshi turishga moyil bo'lgan reaktsiyani keltirib chiqaradi.

A. Le Chatelier

6.1. BUFER TIZIMLARI. BUFER TIZIMLAR NAZARIYASINING TA’RIFI VA UMUMIY QOIDALARI. BUFER TIZIMLARNING TASNIFI

Protolitik gomeostazni qo'llab-quvvatlovchi tizimlar nafaqat fiziologik mexanizmlarni (o'pka va buyrak kompensatsiyasi), balki fizik-kimyoviy buferlash, ion almashinuvi va diffuziyani ham o'z ichiga oladi. Kislota-ishqor muvozanatini ma'lum darajada ushlab turish molekulyar darajada bufer tizimlar ta'sirida ta'minlanadi.

Protolitik bufer tizimlari kislotalar va ishqorlarni qo'shganda ham, suyultirilganda ham doimiy pH qiymatini saqlaydigan eritmalardir.

Ayrim eritmalarning vodorod ionlarining doimiy konsentratsiyasini saqlab turish qobiliyati deyiladi bufer harakati, protolitik gomeostazning asosiy mexanizmi hisoblanadi. Bufer eritmalar - kuchsiz asos yoki kuchsiz kislota va ularning tuzi aralashmasi. Bufer eritmalarda asosiy "ta'sir etuvchi" komponentlar, Brönsted nazariyasiga ko'ra proton donori va akseptor yoki Lyuis nazariyasiga ko'ra, kislota-asos juftligini ifodalovchi elektron juft donor va akseptor hisoblanadi.

Bufer tizimining kuchsiz elektrolitlari kislotalar yoki asoslar sinfiga mansubligiga va zaryadlangan zarrachalar turiga ko'ra ular uch turga bo'linadi: kislotali, asosli va amfolitik. Bir yoki bir nechta bufer tizimni o'z ichiga olgan eritma bufer eritma deb ataladi. Bufer eritmalarini ikki usulda tayyorlash mumkin:

Kuchsiz elektrolitni kuchli elektrolit bilan qisman neytrallash:

Kuchsiz elektrolitlar eritmalarini ularning tuzlari (yoki ikkita tuzi) bilan aralashtirish: CH 3 COOH va CH 3 COONa; NH 3 va NH 4 Cl; NaH2PO4

va Na 2 HPO 4.

Eritmalarda yangi sifat - bufer ta'sirining paydo bo'lishining sababi bir nechta protolitik muvozanatlarning kombinatsiyasi:

Konjugatsiyalangan kislota-asos juftlari B/BH+ va A - /HA bufer sistemalar deyiladi.

Le Shatelier printsipiga ko'ra, kuchli kislota yoki B - anionlari bo'lgan tuz eritmasiga kuchsiz HB + H 2 O ↔ H 3 O + + B - kislota qo'shilsa, muvozanatni chapga siljitadigan ionlanish jarayoni sodir bo'ladi ( umumiy ion effekti) B - + H 2 O ↔ HB + OH - va ishqor qo'shilishi (OH -) - o'ngga, chunki neytrallanish reaktsiyasi tufayli gidroniy ionlarining konsentratsiyasi kamayadi.

Ikkita ajratilgan muvozanat birlashganda (kislota ionlanishi va anion gidrolizi), ularda bir xil tashqi omillar ta'sirida (gidroksid ionlari va gidroksid ionlarining qo'shilishi) sodir bo'ladigan jarayonlar har xil yo'naltirilganligi ma'lum bo'ladi. Bundan tashqari, qo'shma reaktsiyalarning har birining mahsulotidan birining konsentratsiyasi boshqa reaktsiyaning muvozanat holatiga ta'sir qiladi.

Protolitik bufer tizimi ionlanish va gidroliz jarayonlarining kombinatsiyalangan muvozanatidir.

Bufer tizim tenglamasi bufer eritmasining pH ning bufer tizimining tarkibiga bog'liqligini ifodalaydi:

Tenglamani tahlil qilish shuni ko'rsatadiki, bufer eritmasining pH qiymati bufer tizimini tashkil etuvchi moddalarning tabiatiga, komponentlar konsentratsiyasining nisbati va haroratga bog'liq (chunki pKa qiymati unga bog'liq).

Protolitik nazariyaga ko'ra, kislotalar, asoslar va amfolitlar protolitlardir.

6.2. BUFER TIZIMLARNING TURLARI

Kislota bufer tizimlari

Kislota bufer tizimlari zaif kislota HB (proton donori) va uning tuzi B - (proton qabul qiluvchi) aralashmasidir. Ular odatda kislotali (pH<7).

Bikarbonat tampon tizimi (bufer ta'sir zonasi pH 5,4-7,4) - kuchsiz karbonat kislota H 2 CO 3 (proton donor) va uning tuzi HCO 3 aralashmasi - (proton qabul qiluvchi).

Hidrofosfat tampon tizimi (bufer zonasi pH 6,2-8,2) - kuchsiz kislota H 2 PO 4 aralashmasi - (proton donor) va uning tuzi HPO 4 2- (proton qabul qiluvchi).

Gemoglobin bufer tizimi ikkita zaif kislota (proton donorlari) - gemoglobin HHb va oksigemoglobin HHbO 2 va ularning konjugatsiyalangan zaif asoslari (proton qabul qiluvchilar) - mos ravishda gemoglobinat - Hb - va oksigemoglobinat anionlari HbO 2 bilan ifodalanadi.

Asosiy turdagi bufer tizimlari

Asosiy bufer tizimlari zaif asos (proton qabul qiluvchi) va uning tuzi (proton donori) aralashmasidir. Ular ishqoriy bo'lishga moyil (pH > 7).

Ammiak bufer tizimi: zaif asos NH 3 H 2 O (proton qabul qiluvchi) va uning tuzi - kuchli elektrolit NH 4 + (proton donori) aralashmasi. PH 8,2-10,2 da tampon ta'sir zonasi.

Amfolitik tipdagi bufer tizimlari

Amfolit bufer tizimlari ikki tuz aralashmasidan yoki kuchsiz kislota va kuchsiz asosning tuzidan iborat, masalan, CH 3 COONH 4, bunda CH 3 COO - zaif asosiy xususiyatlarni namoyon qiladi - proton qabul qiluvchi va NH 4 + - a zaif kislota - proton donori. Amfolitik turdagi biologik ahamiyatga ega bufer tizimi protein tampon tizimi - (NH 3 +) m -Prot-(CH 3 COO -) n .

Bufer tizimlarini bir xil nomdagi ionlarga ega bo'lgan zaif va kuchli elektrolitlar aralashmasi (umumiy ionning ta'siri) deb hisoblash mumkin. Masalan, asetat bufer eritmasida - asetat ionlari, gidrokarbonatda esa - karbonat ionlari.

6.3. BUFER ERITMALARNING TA'SIR MEXANIZMASI VA BU ERITMALARDA PH NI ANIQLASH. XENDERSON-HASSELBAX TENGLAMA

Ta'siri CH 3 COOH ↔ H + + CH kislota-ishqor balansiga asoslangan CH 3 COO - /CH 3 COOH asetat bufer tizimi misolida kislota tipidagi bufer eritmalarning ta'sir qilish mexanizmini ko'rib chiqamiz. 3 COO - (K Va \u003d 1,75 10 - 5). Asetat ionlarining asosiy manbai kuchli elektrolit CH 3 COONa hisoblanadi. Kuchli kislota qo'shilganda, konjugat asos CH 3 COO - qo'shilgan vodorod kationlarini bog'laydi, zaif kislotaga aylanadi: CH 3 COO - + + H + ↔ CH 3 COOH (kislota-ishqor balansi chapga siljiydi). CH 3 COO konsentratsiyasining pasayishi - kuchsiz kislota kontsentratsiyasining ortishi bilan muvozanatlanadi va gidroliz jarayonini ko'rsatadi. Ostvaldning suyultirish qonuniga ko'ra, kislota kontsentratsiyasining oshishi uning elektrolitik dissotsilanish darajasini biroz pasaytiradi va kislota amalda ionlanmaydi. Shuning uchun tizimda: C to ortadi, C c va a kamayadi, - const, C dan / C c ortadi, bu erda C to - kislota konsentratsiyasi, C c - tuz konsentratsiyasi, a - elektrolitik dissotsilanish darajasi.

Ishqor qo'shilganda, sirka kislotasining vodorod kationlari ajralib chiqadi va qo'shilgan OH - ionlari bilan neytrallanadi, suv molekulalari bilan bog'lanadi: CH 3 COOH + OH - → CH 3 COO - + H 2 O

(kislota-baz muvozanati o'ngga siljiydi). Shuning uchun C ga ortadi, C ga va a kamayadi, - const, C dan /C gacha kamayadi.

Asosiy va amfolitik tipdagi bufer tizimlarining ta'sir qilish mexanizmi o'xshash. Eritmaning bufer ta'siri qo'shilgan H + va OH - ionlarining bufer komponentlari bilan bog'lanishi va kam dissotsiatsiyalanuvchi moddalar hosil bo'lishi tufayli kislota-ishqor balansining siljishi bilan bog'liq.

Protein bufer eritmasining kislota qo'shilganda ta'sir qilish mexanizmi: (NH 3 +) m -Prot- (COO -) n + nH+ ↔ (NH 3 +) m -Prot-(COOH) n, ishqor qo'shilishi bilan - (NH 3 +) m -Prot-(COO -) n + moh- ↔ (NH 2) m - Prot-(COO -) n + mH 2 O.

H + va OH ning yuqori konsentratsiyasida - (0,1 mol / l dan ortiq), bufer aralashmasining tarkibiy qismlarining nisbati sezilarli darajada o'zgaradi - C dan / C gacha ortadi yoki kamayadi va pH o'zgarishi mumkin. Bu tomonidan tasdiqlangan Henderson-Hasselbax tenglamasi,[H + ], K I, a va C ga /C s ga bog'liqlikni o'rnatadi. Tenglama

biz kislota tipidagi bufer tizimi misolida - sirka kislotasi va uning tuzi CH 3 COONa aralashmasini olamiz. Bufer eritmasidagi vodorod ionlarining konsentratsiyasi sirka kislotasining ionlanish konstantasi bilan aniqlanadi:

Tenglama shuni ko'rsatadiki, vodorod ionlarining konsentratsiyasi to'g'ridan-to'g'ri K I, a, kislota konsentratsiyasi C ga va C c ga va C ga / C c nisbatiga teskari bog'liqdir. Tenglamaning ikkala tomonining logarifmini olib, minus belgisi bilan logarifmni olib, biz tenglamani logarifmik shaklda olamiz:

Asosiy va amfolitik tipdagi bufer sistemalar uchun Henderson-Hasselbax tenglamasi misol tariqasida kislotali tipdagi bufer sistemalar uchun tenglamaning hosilasi yordamida olingan.

Ammiak kabi asosiy bufer tizimi uchun eritmadagi vodorod kationlarining konsentratsiyasini konjugat kislotaning kislota-asos muvozanat konstantasidan hisoblash mumkin.

NH 4 + :

Asosiy turdagi bufer tizimlari uchun Henderson-Hasselbax tenglamasi:

Bu tenglamani quyidagicha ifodalash mumkin:

Fosfat tampon tizimi uchun HPO 4 2- /H 2 PO 4 - pH ni tenglama yordamida hisoblash mumkin:

bu yerda pK 2 ikkinchi bosqichda fosfor kislotasining dissotsilanish konstantasi.

6.4. BUFER SIYoTI VA ANIQLASH OMILLARI

Eritmalarning doimiy pH qiymatini saqlab turish qobiliyati cheksiz emas. Bufer aralashmalarni bufer eritmasiga kiritilgan kislotalar va asoslar ta'siriga qarshilik kuchi bilan farqlash mumkin.

1 litr bufer eritmasiga uning pH qiymati bir marta o'zgarishi uchun qo'shilishi kerak bo'lgan kislota yoki ishqor miqdori bufer sig'imi deyiladi.

Shunday qilib, bufer sig'imi eritmaning bufer ta'sirining miqdoriy o'lchovidir. Bufer eritmasi uning tarkibiy qismlari nisbati birga teng bo'lgan aralashma hosil qiluvchi kislota yoki asosning pH = pK da maksimal buferlik qobiliyatiga ega. Bufer aralashmasining dastlabki konsentratsiyasi qanchalik yuqori bo'lsa, uning bufer sig'imi shunchalik yuqori bo'ladi. Bufer sig'imi bufer eritmasining tarkibiga, konsentratsiyaga va komponentlarning nisbatiga bog'liq.

To'g'ri bufer tizimini tanlash imkoniyatiga ega bo'lishingiz kerak. Tanlov kerakli pH diapazoni bilan belgilanadi. Bufer ta'sir zonasi kislota (asos) ±1 birlik kuch indeksi bilan belgilanadi.

Bufer aralashmasini tanlashda uning tarkibiy qismlarining kimyoviy xususiyatini hisobga olish kerak, chunki eritmaning qaysi moddalari

bufer tizimi hosil bo'ladi, erimaydigan birikmalar hosil qilishi mumkin, bufer tizimining tarkibiy qismlari bilan o'zaro ta'sir qiladi.

6.5. QON BUFER TIZIMLARI

Qon tarkibida 4 ta asosiy bufer tizim mavjud.

1. Gidrokarbonat. U quvvatning 50% ni tashkil qiladi. U asosan plazmada ishlaydi va CO 2 ni tashishda markaziy rol o'ynaydi.

2. Protein. U quvvatning 7% ni tashkil qiladi.

3. Gemoglobin, u quvvatning 35% ni tashkil qiladi. U gemoglobin va oksigemoglobin bilan ifodalanadi.

4.Gidrofosfat bufer tizimi - 5% sig'im. Bikarbonat va gemoglobin bufer tizimlari bajaradi

CO 2 ni tashish va pH ni o'rnatishda markaziy va juda muhim rol o'ynaydi. Qon plazmasida pH 7,4. CO 2 qonga chiqarilgan hujayra metabolizmining mahsulotidir. U membrana orqali eritrotsitlarga tarqaladi, u erda suv bilan reaksiyaga kirishib, H 2 CO 3 hosil qiladi. Nisbat 7 ga o'rnatiladi va pH 7,25 bo'ladi. Kislotalik ko'tariladi va reaktsiyalar sodir bo'ladi:

Olingan HCO 3 - membranadan o'tadi va qon oqimi bilan olib tashlanadi. Qon plazmasida bir vaqtning o'zida pH 7,4. Venoz qon yana o'pkaga kirganda, gemoglobin kislorod bilan reaksiyaga kirishib, kuchliroq kislota bo'lgan oksigemoglobinni hosil qiladi: HHb + + O 2 ↔ HHbO 2. PH pasayadi, kuchliroq kislota hosil bo'lganda, reaktsiya sodir bo'ladi: HHbO 2 + HCO 3 - ↔ HbO 2 - + H 2 CO 3. Keyin atmosferaga CO 2 chiqariladi. Bu CO 2 va O 2 tashish mexanizmlaridan biridir.

CO 2 ning hidratsiyasi va suvsizlanishi eritrotsitlarda mavjud bo'lgan karbonat angidraz fermenti tomonidan katalizlanadi.

Asoslar, shuningdek, qonning bufer eritmasi bilan bog'lanadi va siydik bilan, asosan, mono- va ikki o'rinbosar fosfatlar shaklida chiqariladi.

Klinikalarda qonning zahira ishqoriyligi har doim aniqlanadi.

6.6. DARS VA IMTIHONLARGA TAYYARLIKNI O'Z-O'ZI TEKSHIRISH UCHUN SAVOL VA MASHQLAR

1. Qaysi protolitik muvozanatlarni birlashtirganda eritmalar bufer xossalariga ega bo'ladi?

2. Bufer tizimlari va bufer harakati haqida tushuncha bering. Bufer ta'sirining kimyosi qanday?

3. Bufer eritmalarning asosiy turlari. Ularning buferlash ta'siri mexanizmi va bufer tizimlarida pH ni aniqlaydigan Henderson-Hasselbax tenglamasi.

4. Organizmning asosiy bufer tizimlari va ularning aloqasi. Bufer tizimlarining pH qiymatini nima aniqlaydi?

5. Bufer sistemaning bufer sig'imi nima deyiladi? Qon bufer tizimlaridan qaysi biri eng yuqori sig'imga ega?

6. Bufer eritmalarni olish usullari.

7. Biomedikal tadqiqotlar uchun bufer eritmalarni tanlash.

8. Qonda vodorod ionlarining konsentratsiyasi 1.2.10 -7 mol/l boʻlsa bemorda atsidoz yoki alkaloz kuzatiladimi, aniqlang?

6.7. TESTLAR

1. Taklif etilayotgan tizimlardan qaysi biri bufer hisoblanadi?

a) HCl va NaCl;

b) H 2 SO 4 va NaHSO 4;

c) H 2 CO 3 va NaHCO 3 ;

d) HNO 3 va NaNO 3;

e) HClO 4 va NaClO 4 .

2. Taklif etilayotgan bufer tizimlaridan qaysi biri uchun pH = pK hisoblash formulasi mos keladi?

a) 0,1 M eritma NaH 2 PO 4 va 0,1 M eritma Na 2 HPO 4;

b) 0,2 M eritma H 2 CO 3 va 0,3 M eritma NaHCO 3;

v) 0,4 M eritma NH 4 OH va 0,3 M eritma NH 4 Cl;

d) 0,5 M CH 3 COOH eritmasi va 0,8 M CH 3 COONa eritmasi;

e) 0,4 M NaHCO eritmasi 3 va 0,2 M eritmasi H 2 CO 3 .

3. Taklif etilayotgan bufer tizimlardan qaysi biri bikarbonatli bufer sistemasi hisoblanadi?

a) NH 4 OH va NH 4 Cl;

b) H 2 CO 3 va KNSO 3;

c) NaH 2 PO 4 va Na 2 HPO 4;

d) CH 3 COOH va CH 3 COOK;

e) K 2 HPO 4 va KH 2 RO 4.

4. Qaysi sharoitlarda bufer sistemaning pH qiymati pK ga teng?

a) kislota va uning tuzi konsentratsiyasi teng bo'lganda;

b) kislota va uning tuzi konsentratsiyasi teng bo'lmaganda;

v) kislota va uning tuzining hajm nisbati 0,5 bo'lganda;

d) bir xil konsentratsiyalarda kislota va uning tuzi hajmlarining nisbati teng bo'lmaganda;

e) kislota konsentratsiyasi tuz konsentratsiyasidan 2 marta ko'p bo'lganda.

5. Taklif etilgan formulalardan qaysi biri CH 3 COOH va CH tizimi uchun [H+] ni hisoblash uchun mos keladi 3 Pishirishmi?

6. Quyidagi aralashmalardan qaysi biri tananing bufer tizimiga kiradi?

a) HCl va NaCl;

b) H 2 S va NaHS;

c) NH 4 OH va NH 4 Cl;

d) H 2 CO 3 va NaHCO 3;

e) Ba(OH) 2 va BaOHCl.

7. Protein buferi kislota-asosli bufer tizimlarining qaysi turiga kiradi?

a) kuchsiz kislota va uning anioni;

v) 2 kislota tuzining anionlari;

e) amfolitlarning ionlari va molekulalari.

8. Ammiak buferi qaysi turdagi kislota-asosli bufer tizimlariga kiradi?

a) kuchsiz kislota va uning anioni;

b) kislota va o'rta tuz anionlari;

v) 2 kislota tuzining anionlari;

d) kuchsiz asos va uning kationi;

e) amfolitlarning ionlari va molekulalari.

9. Fosfatli bufer qaysi turdagi kislota-asosli bufer tizimlariga kiradi?

a) kuchsiz kislota va uning anioni;

b) kislota va o'rta tuz anionlari;

v) 2 kislota tuzining anionlari;

d) kuchsiz asos va uning kationi;

e) amfolitlarning ionlari va molekulalari.

10. Protein bufer tizimi qachon bufer emas?

a) izoelektrik nuqtada;

b) ishqor qo'shilganda;

v) kislota qo'shganda;

d) neytral muhitda.

11. Taklif etilgan formulalardan qaysi biri [OH -] tizimini hisoblash uchun mos keladi: NH 4 OH va NH 4 Cl?

Umumiy kimyo: darslik / A. V. Jolnin; ed. V. A. Popkova, A. V. Jolnina. - 2012. - 400 b.: kasal.

Kislotali bufer eritmalar uchun ph formulasini olish. bufer eritmalarining pH. Bu qanday yechim

KIRISH

BUFER ARALAMALARI

Kislota asosli bufer eritmalari

Bufer tizimlarining tasnifi

Bufer eritmalarining pH ni hisoblash

Bufer eritmalarning xossalari

Bufer harakatining mohiyati

Bufer eritmalarida pH qiymati

Bufer sig'imi

Kuchli kislotalar va asoslar eritmalarining bufer xossalari.

Bufer eritmalarini tayyorlash

Kimyoviy analizda bufer eritmalarni qo'llash

XULOSA

ADABIYOTLAR

6-bob. PROTOLITIK BUFER TIZIMLARI

Tegishli maqolalar