완충액은 산이나 염기가 첨가 될 때에도 용액의 pH를 대략 일정하게 유지하는 데 도움이되는 화학 물질입니다. 버퍼링은 살아있는 시스템에서 매우 중요하므로 항상성 또는 비교적 일관된 내부 환경을 유지할 수 있습니다. 그러나이 기사에서 논의의 주요 주제는 버퍼 솔루션 문제로 인해 번거 로움없이 솔루션을 준비하는 데 도움이됩니다.
버퍼의 목적은 무엇입니까?
완충액은 소량의 강산 및 염기가 도입 될 때 pH 시프트를 견딜 수있는 컨쥬 게이트 산 및 컨쥬 게이트 염기 혼합물로 정의 될 수있다.
.- 완충액의 산은 강한 염기를 적용하여 수산화물 이온을 중화시킵니다.
- 완충액의베이스는 강산이 적용될 때 하이드로 늄 이온을 중화시킵니다.
강산 또는 염기를 갖는 완충액
이제 우리는 목적을 제시 했으므로 F-/HF 완충액에 강산이나베이스를 추가 할 때 어떤 일이 발생하는지 탐색하겠습니다. 용액에서 F-의 양은 0.66m x 0.1 L =0.066 몰이고, 용액의 HF의 양은 1.0 m x 0.1L =0.10 몰입니다. Henderson-Hasselbalch 근사치를 사용하여 농도 대신 Moles를 사용하여 pH를 다시 확인하겠습니다.
log (Base/Acid) =3.18 + log (0.066 Moles F-/0.10 몰 HF) =3.00 pH =PKA + log (Base/Acid) =3.18 + log (0.066 Moles F-/0.10 Moles HF) =3.00
HCL과 같은 소량의 강산이 추가 될 때 어떤 일이 발생하는지 살펴 보겠습니다.
물에 HCL을 녹일 때 H3O+와 Cl-.
로 분리됩니다.염소는 강산의 컨쥬 게이트 염기이기 때문에 불활성이며 pH에 영향을 미치지 않으므로 무시할 수 있습니다. 반면에 H3O+는 pH를 변경하고 우리의 완충 성분과 반응 할 수 있습니다. 공식은 다음과 같습니다.
f- (aq)+h3o (aq)+⇌hf (aq)+h2o (l)
첨가 된 H3O+의 모든 두더지에 대해 동등한 양의 컨쥬 게이트 염기 반응으로서, 반응은 실제로 하나 또는 다른 하나가 실제로 사용될 때까지 계속 될 것이다. 따라서, 반응에 대한 평형 상수는 엄청납니다.
모든 H3O+가 소비되기 전에 F-가 고갈 된 경우, 나머지 H3O+는 pH를 직접 변경합니다. 이 경우 버퍼의 용량을 능가하여 피하고 싶은 것입니다. 여분의 H3O+의 양은 존재하는 f-의 양보다 작다 고 가정 해 봅시다. 이 경우 버퍼 용량을 능가하지 않습니다.
문제 :
버퍼에서 pH =PKA 일 때, 기본 대산 비율은 얼마입니까? ph =pka + 1?
이면 어떻게됩니까?해결책 :
염기 대 --산 비율이 1 인 경우, pH는 log 1 =0이기 때문에 pka와 같다. log (base/acid) =1 일 때 염기 대 --산 비율은 10 :1입니다.
문제 :
0.16 m HCl로 만들기 위해 충분한 염산이 용해 될 때, 0.5 m NH3 및 0.5 m NH4CL의 완충 용액의 pH를 결정합니까?
해결책 :
PKA =14 - PKB이기 때문에 암모늄 이온의 PKA는 9.25입니다. 0.16 m H+가 0.15m 암모니아와 상호 작용할 때, 0.15 m 암모늄이 형성된다. Henderson-Hasselbalch 방정식은 0.65 M 암모늄 이온 (산) 및 0.35m 잔류 암모니아 (베이스)가 치환 될 때 pH 8.98을 생성합니다.
문제 :
pH 5.00 인 0.100 mol/L 완충제 1.00 L을 만들려면, 얼마나 많은 몰의 아세트산 나트륨과 아세테이트를 사용해야합니까?
해결책 :
pH =log ([a] [ha]) + pka
4.74 + log ([a] [ha]) =5.00
[a] [ha]) =0.26 log ([a] [ha]) log ([a] [ha]) log ([a]
[a] [ha] =10.26 =1.82 [a] [ha] =10.26 =1.82 [a] [ha] =10.26
1.82 [a] =1.82 [a] =1.82 [a] =1.82 [ha]
또한, [a] + [ha] =0.100 mol/l
[ha] + [ha] =0.100 mol/l [ha] + [ha] =1.82 [ha] + [ha] =0.100 mol/l
0.100 mol/l [ha] =2.82
[ha] =0.0355 mol/l [a] =(0.100 - 0.0355) mol/l =0.0645 mol/l
따라서 1 L의 완충 용액을 만들려면 0.0355 mol 아세트산과 0.0645 mol 나트륨 아세테이트를 결합합니다.
버퍼의 구성 요소는 무엇입니까?
pH 범위를 효율적으로 유지하려면 약한 접합체 산-염기 쌍이 필요하다. 버퍼를 구성 할 때, 하나 또는 다른 사용의 사용은 원하는 pH에 의존합니다.
예를 들면 :
아세트산 (약한 유기산 CH3cOOH) 및 염은 아세테이트 음이온 (CH3cOO-), 예컨대 아세테이트 (CH3coona)와 같은 아세테이트 음이온을 갖는다.
피리딘 (포뮬러 C5H5N을 갖는 약한 염기) 및 피리 디늄 염화염은 그의 접합체 산 (C5H5NH+)을 갖는다.
암모니아 (포뮬러 NH3을 갖는 약한 염기) 및 염은 암모늄 양이온의 컨쥬 게이트 산 (예 :수산화 암모늄) (NH4OH)를 함유합니다.
결론
완충액은 산 또는 기본 성분이 첨가 될 때 pH 변화를 견딜 수있는 혼합물입니다. 적은 양의 산 또는 염기를 중화시킬 수있어 용액의 pH가 비교적 일정하게 유지 될 수 있습니다. 완충액 솔루션은 기능적 pH 범위와 pH의 변화 전에 얼마나 많은 산/염기를 중화시킬 수 있는지 결정하는 용량을 갖는다.
