Равновесие в буферных растворах. Сущность буферного действия. Расчет рН буферных растворов. Буферная емкость

Если к воде или водным растворам сильных кислот и оснований и многих солей добавить небольшое количество сильной кислоты или сильного основания рН раствора сильно изменится.

Если к 1 литру воды (рН=7) прибавить 0,001 моль р-ра HCl (С HCl=10-3 моль/л), то рН раствора станет равное 3 (рН=3).

Во многих случаях при проведении анализа необходимо поддерживать рН на определенном уровне, для этого используют буферные растворы, в которых при добавлении небольшого количества сильной кислоты или сильного основания рН изменяется не значительно.

Буферные растворы регулируют концентрацию ионов Н+ и ОН- уменьшая влияние различных факторов изменения рН.

Как правило, буферные растворы состоят из слабой кислоты и ее соли (СН3СООН+СН3СООNa–ацетатный кислотный буферный раствор) или слабого основания и его соли (NH3·H2O+NH4Cl–аммиачный (аммонийный) щелочной раствор).

Расчет рН в буферных растворах

1) для кислотного буферного р-ра

Равновесие в буферных растворах. Сущность буферного действия. Расчет рН буферных растворов. Буферная емкость - student2.ru

Равновесие в буферных растворах. Сущность буферного действия. Расчет рН буферных растворов. Буферная емкость - student2.ru

Равновесие в буферных растворах. Сущность буферного действия. Расчет рН буферных растворов. Буферная емкость - student2.ru

Равновесие в буферных растворах. Сущность буферного действия. Расчет рН буферных растворов. Буферная емкость - student2.ru

Равновесие в буферных растворах. Сущность буферного действия. Расчет рН буферных растворов. Буферная емкость - student2.ru

Если Равновесие в буферных растворах. Сущность буферного действия. Расчет рН буферных растворов. Буферная емкость - student2.ru , тогда pH=pK

2) для щелочного буферного р-ра

Равновесие в буферных растворах. Сущность буферного действия. Расчет рН буферных растворов. Буферная емкость - student2.ru

Равновесие в буферных растворах. Сущность буферного действия. Расчет рН буферных растворов. Буферная емкость - student2.ru

Равновесие в буферных растворах. Сущность буферного действия. Расчет рН буферных растворов. Буферная емкость - student2.ru

Равновесие в буферных растворах. Сущность буферного действия. Расчет рН буферных растворов. Буферная емкость - student2.ru

Равновесие в буферных растворах. Сущность буферного действия. Расчет рН буферных растворов. Буферная емкость - student2.ru

Если Равновесие в буферных растворах. Сущность буферного действия. Расчет рН буферных растворов. Буферная емкость - student2.ru , тогда pH=14-pK

Сущность буферного действия

При добавлении к буферному раствору небольшого количества сильной кислоты или щелочи, один из компонентов буферного раствора взаимодействует с добавленным реагентом, при этом концентрации компонентов изменяются, но их отношение, а особенно логарифм этого отношения изменяется незначительно.

Пример. Как изменяется рН ацетатного буферного раствора, содержащего по 1 моль/л каждого из компонентов:

а) при добавлении 0,1моль/л НСl;

б) при добавлении 0,1 моль/л NaOH.

Ск-ты=1моль/л, Ссоли=1 моль/л, С NaOH=0,1 моль/л, СHCl=0,1 моль/л, КК=1,8*10-5.

Рассчитаем рН исходного буферного р-ра:

рН=рК=-lg 1,8·10-5=4,75.

CH3COONa+HCl Равновесие в буферных растворах. Сущность буферного действия. Расчет рН буферных растворов. Буферная емкость - student2.ru CH3COOH + NaCl.

Концентрация соли уменьшается, концентрация кислоты увеличивается на столько, на сколько добавлено реагентов

Равновесие в буферных растворах. Сущность буферного действия. Расчет рН буферных растворов. Буферная емкость - student2.ru

Равновесие в буферных растворах. Сущность буферного действия. Расчет рН буферных растворов. Буферная емкость - student2.ru .

CH3COOH+NaOH Равновесие в буферных растворах. Сущность буферного действия. Расчет рН буферных растворов. Буферная емкость - student2.ru CH3COONa+H2O

Равновесие в буферных растворах. Сущность буферного действия. Расчет рН буферных растворов. Буферная емкость - student2.ru

Равновесие в буферных растворах. Сущность буферного действия. Расчет рН буферных растворов. Буферная емкость - student2.ru

Буферная емкость

Способность буферного раствора поддерживать рН количественно характеризуется буферной емкостью (π).

π – это количество сильной кислоты или основания, которое следует добавить к 1 литру буферного раствора, чтобы его рН изменился на 1.

Буферная емкость зависит от качественного состава буферного раствора и от концентрации компонентов.

Чем больше концентрация, тем выше буферная емкость.

При прочих равных условиях максимальной буферной емкостью обладают растворы с одинаковой концентрацией компонентов.

Равновесие в буферных растворах. Сущность буферного действия. Расчет рН буферных растворов. Буферная емкость - student2.ru ; Равновесие в буферных растворах. Сущность буферного действия. Расчет рН буферных растворов. Буферная емкость - student2.ru

Наиболее часто в химическом анализе применяются следующие буферные растворы (рН приведено для одинаковой концентрации компонентов):

ацетатный СН3СООН + СН3СООNa рН = 4,75
аммиачный NH3·Н2О + NH4Cl рН = 9,25
формиатный НСООН + НСООNa рН = 3,75
корбанатный Na2CO3 + NaHCO3 рН = 10,32
фосфатный Na2HPO4 + NaH2PO4 рН = 6,6

Буферными являются растворы некоторых индивидуальных солей: Na2B4O7, (NH4)2CO3, (NH4)2S, т.к. эти соли обладают высокой степенью гидролиза и в их растворах образуются компоненты необходимые для осуществления буферного действия.

Наши рекомендации