Количественные характеристики буферных растворов

Количественными характеристиками буферных растворов являются рН буферного раствора и буферная емкость.

Выведем уравнение для расчета рН на примере ацетатной буферной системы. В растворе рассматриваемой буферной системы протекают процессы:

CH₃COOH + H₂O ↔ CH₃COO^– + Н₃О⁺;

CH₃COONa → CH₃COO^– + Na⁺.

Концентрацию ионов водорода данной буферной смеси можно определить из уравнения константы диссоциации слабого электролита:

   откуда [H⁺] = Ka ?

Присутствие в растворе соли, которая является источником ацетат-анионов, подавляет диссоциацию слабой кислоты. В этом случае уксусная кислота присутствует в растворе в молекулярной форме и равновесная концентрация кислоты близка к ее исходной концентрации. Основным источником ацетат-анионов в растворе является соль. Принимая во внимание эти условия, можно записать:

[H⁺] = Ka

рН = –lgKa – lg

–lgKa = рКа;

рН = рКа – lg

Из уравнения следует, что рН кислотного буферного раствора определяется значением Ка кислоты и концентрациями кислоты и соли.

Концентрации компонентов буферной смеси могут быть выражены разными способами: молярной концентрацией, молярной концентрацией эквивалента, количеством вещества, количеством эквивалента вещества.

Для основной буферной системы:

[OH^–] = Kв

рОН = рКв –lg

рН = 14 – рОН = 14 – рКв + lg

 рН основного буферного раствора определяется значением Кв

основания и концентрациями основания и соли.

Способность буферных растворов сохранять определенное значение рН при добавлении сильной кислоты или щелочи зависит от состава буферной смеси и концентрации ее компонентов.

Для количественной характеристики этой сопротивляемости буферных растворов к добавлению сильных кислот и оснований введено понятие буферная емкость.