07. Буферні розчини

константа її дисоціації Ка(]) або відповідне значення рКа(1):

Карбонатний буферний розчин - це суміш розчинів двох солей карбонатної кислоти - гідрогенкарбонату і карбонату натрію NaНСO3 + Na2СO3. Перша сіль у цій буферній системі виконує функцію “кислоти”,

оскільки дисоціює з відщепленням йона Гідрогену:

Натрій карбонат (середня, або нормальна сіль) у буферній суміші виконує функцію “солі”. Оскільки наведене вище рівняння відповідає другій стадії дисоціації карбонатної кислоти, то у формулу для обчислення рН входить відповідна константа Ка(II) або відповідне значення рКа(1I):

Фосфатна буферна система (діапазон рН 5,9-8,0) складається з розчинів двох кислих солей фосфатної кислоти - дигідрогенфосфату натрію NaН2РO4 (у

буферній суміші виконує роль “кислоти”) та гідрогенфосфату натрію Na2НРO4

(виконує функцію “солі”).

Рівноважний процес у цьому буферному розчині виражають рівнянням,

що відповідає другій стадії дисоціації ортофосфатної кислоти:

Тому значення рН фосфатного буферного розчину обчислюють за рівнянням:

Зазначимо, що фосфатний буфер - один із важливих буферних розчинів,

що діє в біологічних системах.

Для одного і того ж буферного розчину буферна ємність тим більша, чим

вищі концентрації його компонентів.

Таким чином, можна зробити висновки:

•буферний розчин має певну буферну ємність;

•максимальну буферну ємність мають розчини, які містять рівні концентрації слабкої кислоти і її солі або слабкої основи і її солі;

•буферна ємність тим більша, чим вища концентрація компонентів буферної суміші.

ВИКОРИСТАННЯ БУФЕРНИХ РОЗЧИНІВ В АНАЛІЗІ

Часто на практиці виникає необхідність виконувати операції або реакції при певних значеннях рН. А якщо в результаті реакції виділяються Н+ або ОН

- йони, то рН мінятиметься, при цьому може змінитися кінетика, механізм процесів, розчинність осадів, йонізація речовин і т.д. В цих випадках для підтримки, певного значення рН розчину користуються буферними розчинами.

Наприклад, катіони барію відкривають дією CrO42- йонів за утворенням ВаСгО4. Але якщо як реактив застосовувати К2Сг2О7, то реакцію необхідно виконувати у присутності натрію ацетату з наступної причини:

Врезультаті реакції взаємодії Сr2О72- йонів з водою утворюються Н+ йони,

аВаСгО4 у сильних кислотах розчиняється, тому осадження його не буде повним. Щоб забезпечити повноту осадження, додають СН3СООNa.

При цьому утворюється ацетатна буферна суміш, яка підтримує постійне значення:

Вцих умовах йони Са2+ і Sr2+ не осідають, а йони барію осідають повністю.

Ця реакція використовується для виявлення і відділення йонів барію в

систематичному ході аналізу суміші катіонів.

Приклад 1. Розрахувати рН буферного розчину, що складається з 0,4000М

мурашиної кислоти і 1,0000 М форміату натрію.

pH lg( 2,27 9 ) 8,64 .

Розведення буферного розчину

Величина рН буферного розчину залишається практично постійної при розведенні, поки його концентрація не зменшиться настільки, що наближення,

допущені нами ([H3O ] і [OH ] малі в порівнянні з CHA і CNaA ), стануть недійсні.

Приклад 3. Розрахувати рН буферного розчину, отриманого розведенням за прикладом 1: а) у 50 разів; б) у 10 000 разів:

а) після розведення в 50 разів:

СHCOOH 0,4000 0,0080 М 50

СHCOONa 1,0000 0,0200 М 50

[H3O ] 1,77 10 4 0,00800,0200 7,08 10 5

pH lg( 7,08 5 ) 4,15 ;

б) після розведення в 10 000 разів:

СHCOOH 4,0 10 5 [H ]

CHCOONa 1,0 10 4 [H ] .

Тому що розчин досить розведений, то необхідно враховувати і дисоціацію води.

[HCOOH] 4,0 10 5 [H ],

[HCOO ] 1,0 10 4 [H ] .

Підставляємо у вираз для константи рівноваги:

ДЖЕРЕЛА ІНФОРМАЦІЇ Основні:

1. Медична хімія (фізична, колоїдна та біонеорганична хімія) / В. I. Гомонай, Н. П. Голуб, К. Ю. Секереш, А. С. Богоста : посібник до лабораторного практикуму для студентів медичного факультету. - Ужгород, 2007. – 131 с.

2. Медична хімія : підр. для вузів / В. О. Калібабчук, Л. І. Грищенко, В.І. Галинська та ін. ; під. ред. В. О. Калібабчук. - К. :Інтермед, 2006. – 460 c.

3.Миронович Л. М. Медична хімія : навч. посібник / Л. М. Миронович, О. О. Мардашко. – К. : Каравела, 2007. – 168 с.

4.Миронович Л. М. Медична хімія : навч. посібник / Л. М. Миронович. – К. :

Каравела, 2008. – 159 с.

5.Мороз А. С. Медична хімія : підручник / А. С. Мороз, Д. Д. Луцевич, Л. П. Яворська. - Вінниця : Нова книга, 2006. - 776 с.

6.Музиченко В. П. Медична хімія : підручник / В. П. Музиченко, Д. Д. Луцевич, Л. П. Яворська ; під ред. Б. С. Зіменковського. – К. : Медицина, 2010. – 496 с.

7.Порецький А. В. Медична хімія : підручник / А. В. Порецький, О. В. БанніковаБезродна, Л. В. Філіппова. – К. : ВСВ «Медицина», 2012. – 384 с.

8.Правила роботи в хімічній лабораторії (інструкція).

9.http://moodle.tdmu.edu.ua/course/view.php?id=132#section-8

Додаткові:

1.Мороз А. С. Фізична та колоїдна хімія / А. С. Мороз, А. Г. Ковальова. – Л. : «Світ»,

1994. - 280 с.

2.Медицинская химия : учебник / В. А. Калибабчук, В. И. Галинская, Л. И. Грищенко [и др.] ; під ред. В. А. Калибабчук. - К. : Медицина, 2008. - 400 с.

3.Садовничая Л. П. Биофизическая химия : Учеб. пособие для мед. ин-тов / Л. П. Садовничая, В. Г. Хухрянский, А. Я. Цыганенко. – К. : Вища шк., 1986. – 271 с.

4.Равич-Щербо М. И. Физическая и коллоидная химия / М. И. Равич-Щербо, В. В.

Новиков. - М. : Высш. шк., 1975. - С. 256.