Cel nauczania
- Przedyskutować korelację pomiędzy pKa kwasu sprzężonego roztworu buforowego i zakresem efektywnym odpowiedniego buforu.
Kluczowe punkty
- Gdy H+ jest dodawany do buforu, sprzężona zasada przyjmie proton (H+), tym samym „pochłaniając” H+. Podobnie, gdy OH- jest dodawany, słaby kwas odda proton (H+).
- Obszar buforowy jest około 1 jednostki pH po obu stronach pKa kwasu sprzężonego.
- Krzywa miareczkowania wizualnie pokazuje pojemność buforu, gdzie środkowa część krzywej jest płaska, ponieważ dodanie zasady lub kwasu nie wpływa drastycznie na pH roztworu.
Terminy
- punkt równoważnikowyPunkt w reakcji chemicznej, w którym chemicznie równoważne ilości kwasu i zasady zostały zmieszane.
- sprzężona zasadaGatunek, który powstaje po oddaniu protonu.
- sprzężony kwasGatunek powstający po przyjęciu protonu przez zasadę.
- sprzężona para kwas-zasadaDwie jednostki molekularne różniące się jednym protonem.
Roztwór buforowy zawiera zwykle słaby kwas i jego sprzężoną zasadę. Kiedy H+ jest dodawany do buforu, sprzężona zasada słabego kwasu przyjmie proton (H+), tym samym „absorbując” H+ zanim pH roztworu znacznie się obniży. Podobnie, po dodaniu OH-, słaby kwas odda proton (H+) do swojej sprzężonej zasady, opierając się w ten sposób wzrostowi pH, zanim przesunie się do nowego punktu równowagi. W systemach biologicznych, bufory zapobiegają wahaniom pH poprzez procesy, które wytwarzają produkty uboczne kwasu lub zasady w celu utrzymania optymalnego pH.
Każda sprzężona para kwas-zasada ma charakterystyczny zakres pH, w którym działa jako skuteczny bufor. Obszar buforowania wynosi około 1 jednostki pH po obu stronach pKa sprzężonego kwasu. Punkt środkowy obszaru buforowego znajduje się wtedy, gdy połowa kwasu reaguje na dysocjację i gdy stężenie donora protonu (kwasu) jest równe stężeniu akceptora protonu (zasady). Innymi słowy, pH równomolowego roztworu kwasu (np. gdy stosunek stężeń kwasu i sprzężonej zasady wynosi 1:1) jest równe pKa. Jest to punkt w miareczkowaniu, który jest w połowie drogi do punktu równoważności. Ten region jest najbardziej skuteczny w opieraniu się dużym zmianom pH po dodaniu kwasu lub zasady.
Krzywa miareczkowania wizualnie demonstruje pojemność buforu. Środkowa część krzywej jest płaska, ponieważ dodanie zasady lub kwasu nie wpływa drastycznie na pH roztworu. Jest to strefa buforowa. Jednakże, gdy krzywa wykracza poza strefę buforową, wzrasta ona ogromnie po dodaniu małej ilości kwasu lub zasady do systemu buforowego. Jeśli do buforu zostanie dodane zbyt dużo kwasu lub jeśli jego stężenie będzie zbyt silne, dodatkowe protony pozostaną wolne i pH gwałtownie spadnie. Ten efekt świadczy o pojemności buforowej roztworu.
http://en.wikipedia.org/wiki/Equivalence_point
Wikipedia
CC BY-SA 3.0.
http://en.wiktionary.org/wiki/conjugate_base
Wiktionary
CC BY-SA 3.0.
http://en.wikibooks.org/wiki/Structural_Biochemistry/Buffer
Wikibooks
CC BY-SA 3.0.
http://en.wikipedia.org/wiki/Buffer_solution%23Buffer_capacity
Wikipedia
CC BY-SA 3.0.
Mark Hockenberry
CC BY-SA 3.0.