Буферные растворы
Введено| English | Значение |
|---|---|
| buffer/ˈbʌfə/ | буферный раствор |
| weak acid/wiːk ˈæsɪd/ | Слабая кислота |
| conjugate base/ˈkɒndʒuːɡeɪt beɪs/ | сопряжённое основание |
Растворы, сопротивляющиеся изменениям
- Буфер сопротивляется изменению pH при небольшом добавлении кислоты или щелочи.
- Он состоит из слабой кислоты и её сопряженного основания.
- Это жизненно важно для живых организмов — например, для вашей крови.
Буферный раствор состоит из:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Слабая кислота и её конъюгированное основание (например, уксусная кислота + ацетат натрия) образуют буфер.
Буфер сохраняет pH почти постоянным при добавлении небольшого количества кислоты или щелочи.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Это именно то, что делает буфер — он сопротивляется изменениям pH.
Буфер сопротивляется изменениям pH при добавлении небольших количеств кислоты или основания.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Он содержит слабую кислоту и её конъюгированное основание.
Как работает буфер
Он содержит резерв обеих форм:
- добавленный $\text{H}^+$ удаляется сопряженным основанием: $\text{CH}_3\text{COO}^- + \text{H}^+ \rightarrow \text{CH}_3\text{COOH}$.
- добавленный $\text{OH}^-$ удаляется слабой кислотой: $\text{CH}_3\text{COOH} + \text{OH}^- \rightarrow \text{CH}_3\text{COO}^- + \text{H}_2\text{O}$.
Так что pH практически не изменяется.
Буфер поглощает добавленную кислоту или щелочь
Буферная область
На кривой буфером является плоский участок, где добавление кислоты или основания почти не сдвигает pH — затем он резко меняется в точке эквивалентности.
Когда в буфер добавляют немного кислоты (H⁺), она удаляется благодаря:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Конъюгированное основание связывает добавленные ионы H⁺; слабая кислота связывает добавленные OH⁻, поэтому pH почти не меняется.
Соотнесите каждую идею о буфере.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
Каждый пункт связывает термин с его верным значением.
Нахождение pH и применение
- Подставьте концентрации кислоты и её соли в выражение $K_a$: $[\text{H}^+] = K_a \times \dfrac{[\text{acid}]}{[\text{salt}]}$.
- Буферы важны в жизни: $\text{HCO}_3^-$ поддерживает pH крови близким к 7.4.
В крови pH поддерживается близким к 7.4 благодаря буферному иону:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Ион гидрокарбоната буферирует кровь, поддерживая её pH около 7.4.
Вычисление pH
Буфер составляет 0.10 моль/дм³ уксусной кислоты ($K_a = 1.8 \times 10^{-5}$) + 0.10 моль/дм³ ацетата натрия.
- $[\text{H}^+] = K_a \times \dfrac{[\text{acid}]}{[\text{salt}]} = 1.8 \times 10^{-5} \times \dfrac{0.10}{0.10} = 1.8 \times 10^{-5}$
- $\text{pH} = -\log(1.8 \times 10^{-5}) = \mathbf{4.74}$
Когда концентрации кислоты и соли равны, $[\text{H}^+] = K_a$, поэтому pH равен $\text{p}K_a$.
Вы поняли
- буфер = слабая кислота + её сопряженное основание; он сопротивляется изменению pH
- добавленный $\text{H}^+$ поглощается A⁻; добавленный $\text{OH}^-$ поглощается HA
- найдите его pH из $[\text{H}^+] = K_a \times \frac{[\text{acid}]}{[\text{salt}]}$ (равные концентрации ⇒ pH = p$K_a$)
- кровь буферируется системой $\text{HCO}_3^-$ около pH 7.4