Základy chemie: Co je to pufr?

A pufr je řešení obsahující buď slabá kyselina a jeho sůl nebo a slabá základna a jeho sůl, který je odolný vůči změnám v pH. Jinými slovy, pufr je vodný roztok buď slabé kyseliny a její konjugované báze nebo slabé báze a její konjugované kyseliny. Pufr lze také nazvat pufrem pH, pufrem vodíkových iontů nebo roztokem pufru.

Nárazníky se používají k udržení stabilního pH v roztoku, protože mohou neutralizovat malá množství další kyseliny báze. Pro daný pufrovací roztok existuje pracovní rozmezí pH a stanovené množství kyseliny nebo báze, které lze neutralizovat před změnou pH. Množství kyseliny nebo báze, které lze přidat do pufru před změnou jeho pH, se nazývá jeho kapacita pufru.

Henderson-Hasselbalchova rovnice se může použít k měření přibližného pH pufru. Pro použití rovnice se místo rovnovážné koncentrace zadá počáteční koncentrace nebo stechiometrická koncentrace.

Obecná forma chemické reakce pufru je:

HA ⇌ H⁺ + A⁻

• krev - obsahuje systém hydrogenuhličitanového pufru
• TRIS buffer
• fosfátový pufr

Jak bylo uvedeno, pufry jsou užitečné ve specifických rozsazích pH. Zde je například rozsah pH běžných pufrovacích činidel:

Když je připraven pufrový roztok, pH roztoku je upraveno tak, aby bylo ve správném účinném rozmezí. Typicky se přidá silná kyselina, jako je kyselina chlorovodíková (HCI), aby se snížilo pH kyselých pufrů. Ke zvýšení pH alkalických pufrů se přidá silná báze, jako je roztok hydroxidu sodného (NaOH).

Abychom pochopili, jak funguje pufr, zvažte příklad pufrového roztoku vytvořeného rozpuštěním octanu sodného v kyselině octové. Kyselina octová je (jak můžete zjistit z názvu) kyselina: CH₃COOH, zatímco octan sodný se disociuje v roztoku za vzniku konjugované báze, acetátové ionty CH₃VRKAT^-. Rovnice pro reakci je:

CH₃COOH (aq) + OH^-(aq) ⇆ CH₃VRKAT^-(aq) + H₂O (aq)

Pokud se k tomuto roztoku přidá silná kyselina, acetátový iont jej neutralizuje:

CH₃VRKAT^-(aq) + H⁺(aq) ⇆ CH₃COOH (aq)

Tím se posouvá rovnováha počáteční reakce pufru, přičemž se udržuje pH stabilní. Silná báze, na druhé straně, by reagovala s kyselinou octovou.

Většina pufrů pracuje v relativně úzkém rozmezí pH. Výjimkou je kyselina citronová, protože má tři hodnoty pKa. Když sloučenina má více hodnot pKa, pro pufr je k dispozici větší rozmezí pH. Je také možné kombinovat pufry za předpokladu, že jejich hodnoty pKa jsou blízké (liší se o 2 nebo méně) a upraví pH silnou bází nebo kyselinou tak, aby bylo dosaženo požadovaného rozsahu. Například McIvaineův pufr je připraven kombinací směsí Na₂PO₄ a kyselina citronová. V závislosti na poměru mezi sloučeninami může být pufr účinný od pH 3,0 do 8,0. Směs kyselina citronová, kyselina boritá, fosforečnan monodraselný a diethylbarbituová mohou pokrýt pH v rozmezí od 2,6 do 12!

• Pufr je vodný roztok používaný k udržení pH roztoku téměř konstantní.
• Pufr se skládá ze slabé kyseliny a její konjugované báze nebo slabé báze a její konjugované kyseliny.
• Kapacita pufru je množství kyseliny nebo báze, které lze přidat před změnou pH pufru.
• Příkladem pufrového roztoku je hydrogenuhličitan v krvi, který udržuje vnitřní pH těla.

• Butler, J. N. (1964). Iontová rovnováha: matematický přístup. Addison-Wesley. str. 151.
• Carmody, Walter R. (1961). "Snadno připravená široká řada vyrovnávacích pamětí". J. Chem. Educ. 38 (11): 559–560. doi:10,1021 / ed038p559
• Hulanicki, A. (1987). Reakce kyselin a zásad v analytické chemii. Přeložil Masson, Mary R. Horwood. ISBN 0-85312-330-6.
• Mendham, J.; Denny, R. C.; Barnes, J. D.; Thomas, M. (2000). "Dodatek 5". Vogelova učebnice kvantitativní chemické analýzy (5. vydání). Harlow: Pearson Education. ISBN 0-582-22628-7.
• Scorpio, R. (2000). Základy kyselin, zásad, pufrů a jejich aplikace v biochemických systémech. ISBN 0-7872-7374-0.