The penyelesaian penampan atau penampan adalah mereka yang boleh mengurangkan perubahan pH disebabkan oleh ion H 3 O + dan OH - . Sekiranya tidak berlaku, beberapa sistem (seperti sistem fisiologi) dirugikan, kerana komponennya sangat sensitif terhadap perubahan pH secara tiba-tiba.
Sama seperti penyerap kejutan pada kereta mengurangkan kesan yang disebabkan oleh pergerakannya, penyangga melakukan perkara yang sama tetapi dengan keasidan atau asas penyelesaiannya. Tambahan pula, penyangga menetapkan julat pH tertentu di mana mereka cekap.
Jika tidak, ion H 3 O + akan mengasidkan larutan (pH turun ke nilai di bawah 6), yang mengakibatkan kemungkinan perubahan pada prestasi tindak balas. Contoh yang sama dapat diterapkan untuk nilai pH dasar, yaitu lebih besar dari 7.
ciri-ciri
Komposisi
Mereka pada dasarnya terdiri daripada asid (HA) atau basa lemah (B), dan garam dari asas atau asid konjugasi mereka. Oleh itu, terdapat dua jenis: buffer asid dan buffer alkali.
Penampan asid sesuai dengan HA / A - pasangan , di mana A - adalah asas konjugat asid yang lemah HA dan berinteraksi dengan ion - seperti Na + - untuk garam bentuk natrium. Dengan cara ini, pasangan tetap seperti HA / NaA, walaupun mereka juga boleh menjadi garam kalium atau kalsium.
Berasal dari asid HA yang lemah, ia mengurangkan julat pH berasid (kurang dari 7) mengikut persamaan berikut:
HA + OH - => A - + H 2 O
Walau bagaimanapun, sebagai asid lemah, asas konjugatnya dihidrolisis sebahagian untuk menjana semula sebahagian daripada HA yang dimakan:
A - + H 2 O <=> HA + OH -
Sebaliknya, penyangga alkali terdiri daripada pasangan B / HB + , di mana HB + adalah asid konjugasi dari basa lemah. Secara amnya, HB + membentuk garam dengan ion klorida, menjadikan pasangannya sebagai B / HBCl. Penyangga ini menampung julat pH asas (lebih besar daripada 7):
B + H 3 O + => HB + + H 2 O
Dan sekali lagi, HB + dapat dihidrolisis sebahagian untuk menjana semula sebahagian B yang dimakan:
HB + + H 2 O <=> B + H 3 O +
Mereka meneutralkan kedua-dua asid dan basa
Walaupun penimbal asid menimbun pH berasid dan pH penyangga alkali asas, keduanya dapat bertindak balas dengan ion H 3 O + dan OH - melalui rangkaian persamaan kimia ini:
A - + H 3 O + => HA + H 2 O
HB + + OH - => B + H 2 O
Oleh itu, dalam kes HA / A - pasangan , bertindak balas HA dengan OH - ion , manakala A - -its conjugated bertindak balas base- dengan H 3 O + . Bagi pasangan B / HB + , B bertindak balas dengan ion H 3 O + , sementara HB + - asid konjugasi - dengan OH - .
Ini membolehkan kedua-dua penyangga meneutralkan kedua-dua spesies berasid dan asas. Hasil di atas dibandingkan dengan, sebagai contoh, penambahan mol mol OH - , adalah penurunan variasi pH (ΔpH):
Gambar di atas menunjukkan penyangga pH terhadap pangkalan yang kuat (OH - penderma ).
Pada mulanya pH berasid kerana adanya HA. Apabila asas kuat ditambahkan, tahi lalat pertama A terbentuk - dan penyangga mula berkuatkuasa.
Walau bagaimanapun, terdapat kawasan lengkung di mana cerunnya kurang curam; iaitu, di mana redaman lebih cekap (kotak kebiruan).
Kecekapan
Terdapat beberapa cara untuk memahami konsep kecekapan redaman. Salah satunya adalah untuk menentukan turunan kedua pH lengkung berbanding isipadu asas, menyelesaikan V untuk nilai minimum, yang merupakan Veq / 2.
Veq ialah isipadu pada titik kesetaraan; Ini adalah isipadu asas yang diperlukan untuk meneutralkan semua asid.
Cara lain untuk memahaminya adalah melalui persamaan Henderson-Hasselbalch yang terkenal:
pH = pK a + log (/)
Di sini B menunjukkan asas, A asid, dan pK a adalah logaritma terkecil bagi pemalar asid. Persamaan ini berlaku untuk spesies berasid HA, dan untuk asid konjugasi HB + .
Jika sangat besar, log () mengambil nilai yang sangat negatif, yang dikurangkan dari pK a . Sekiranya, di sisi lain, sangat kecil, nilai log () mengambil nilai yang sangat positif, yang ditambahkan ke pK a . Walau bagaimanapun, apabila =, log () adalah 0 dan pH = pK a .
Apa maksud semua perkara di atas? Bahwa ΔpH akan menjadi lebih besar pada ekstrem yang dipertimbangkan untuk persamaan, sementara itu akan minimum dengan pH yang sama dengan pK a ; dan kerana pK a adalah ciri bagi setiap asid, nilai ini menentukan julat pK a ± 1.
Nilai pH dalam julat ini adalah nilai di mana penyangga paling berkesan.
Penyediaan
Untuk menyediakan penyelesaian penyangga, langkah-langkah berikut harus diingat:
- Ketahui pH yang diperlukan dan, oleh itu, yang anda mahu kekalkan sekerap mungkin semasa tindak balas atau proses.
- Mengetahui pH, seseorang mencari di antara semua asid lemah, mereka yang pK a lebih dekat dengan nilai ini.
- Setelah spesies HA dipilih dan kepekatan buffer dikira (bergantung kepada berapa banyak asas atau asid yang perlu dineutralkan), jumlah garam natriumnya perlu ditimbang.
Contoh
Asid asetik mempunyai pK a 4.75, CH 3 COOH; oleh itu, campuran jumlah asid dan natrium asetat yang ditentukan ini, CH 3 COONa, membentuk penampan yang berkesan menimbun dalam julat pH (3.75-5.75).
Contoh lain asid monoprotik ialah asid benzoat (C 6 H 5 COOH) dan asid formik (HCOOH). Untuk setiap nilai pK a ini ialah 4.18 dan 3.68; oleh itu, julat pHnya dengan penyangga tertinggi adalah (3.18-5.18) dan (2.68-4.68).
Tambahan pula, asid polyprotic seperti asid fosforik (H 3 PO 4 ) dan karbon (H 2 CO 3 ) mempunyai banyak nilai pK untuk sebagai proton boleh dilepaskan. Oleh itu, H 3 PO 4 mempunyai tiga pK a (2.12, 7.21 dan 12.67) dan H 2 CO 3 mempunyai dua (6.352 dan 10.329).
Sekiranya anda ingin mengekalkan pH 3 dalam larutan, anda boleh memilih antara penyangga HCOONa / HCOOH (pK a = 3.68) dan NaH 2 PO 4 / H 3 PO 4 (pK a = 2.12).
Penimbal pertama, asid formik, lebih dekat dengan pH 3 daripada penimbal asid fosforik; oleh itu, HCOONa / HCOOH buffer lebih baik pada pH 3 daripada NaH 2 PO 4 / H 3 PO 4 .
Rujukan
- Day, R., & Underwood, A. Kimia Analitik Kuantitatif (edisi ke-5). PEARSON Prentice Hall, hlm 188-194.
- Avsar Aras. (20 April 2013). Kejutan Mini. Diakses pada 9 Mei 2018, dari: commons.wikimedia.org
- Wikipedia. (2018). Penyelesaian penampan. Diakses pada 9 Mei 2018, dari: en.wikipedia.org
- Bersekutu. Prof Lubomir Makedonski, PhD. . Penyelesaian penyangga. Universiti Perubatan Varna.
- Kolektif Chem. Tutorial penyangga. Diakses pada 9 Mei 2018, dari: chemcollective.org
- askIIT. (2018). Penyelesaian Penyangga. Diakses pada 9 Mei 2018, dari: askiitians.com
- Quimicas.net (2018). Contoh Penyelesaian Buffer, Buffer atau Buffer. Diakses pada 9 Mei 2018, dari: quimicas.net