Поведение ацетатного и фосфатного буферных растворов при введении сильного основания

При добавлении к ацетатной буферной смеси сильного основания пойдет реакция нейтрализации уксусной кислоты:

CH₃COOH + NaOH® CH₃COONa + H₂O

H⁺ + OH^-® H₂O

В фосфатной буферной смеси роль слабой кислоты, нейтрализующей избыток гидрооксид ионов, играет дигидрофосфат-ион:

NaH₂PO₄ + NaOH®Na₂HPO₄ + H₂O

H₂PO₄^- + OH^-®HPO₄^2- + H₂O

В качестве буферных смесей применяют смеси:

СН₃СООН и СН₃СООNa (ее соли) ацетатная буферная смесь.

NH₄OH и NH₄Cl аммонийная буферная смесь.

Фосфатная буферная смесь: одно- или двузамещенные соли фосфорной кислоты:

NaH₂PO₄,Na₂HPO₄

Кислота соль.

Почему введение буферной смеси поддерживает рН в растворе?

1. СН₃СООН «СН₃СОО^- + Н⁺ К_а = 1,75∙10^-5

2. СН₃СООNa«СН₃СОО^- + Na⁺диссоциирует нацело.

При добавлении HCl:HCl«H⁺ + Cl^-

в соответствии с принципом Ле-Шателье (1) реакция идет в обратную сторону.

При добавлении соляной кислоты, которая нацело диссоциирует на катионы водорода и хлорид-ионы, концентрация Н⁺ возрастает. Поэтому в соответствии с принципом Ле-Шателье равновесие смещается в сторону недиссоциированных молекул уксусной кислоты. Поэтому рН раствора будет неизменным. Изменение концентрации [H⁺] будет значительно слабее изменения концентрации кислоты .

Введем в смесь NaOH. NaOH«Na⁺ + OH^-.

В случае введения щелочи концентрация кислоты несколько уменьшается из-за Н⁺+ОН^-, которые выводятся из сферы реакции. А изменение рН не происходит.

Для характеристики эффективности буферных растворов введено понятие буферной емкости, обозначается p. p – это количество моль-эквивалентов сильной кислоты или сильной щелочи, которое нужно ввести в 1 литр буферного раствора, чтобы изменить водородный показатель на единицу.

СН₃СООН + NaOH«СН₃СООNa + Н₂О

a = 1.

Рассмотрим ацетатный буфер.

p = изменение концентрации аниона

p = - изменение концентрации кислоты, знак минус означает, она убывает.

СН₃СООNa + НCl«СН₃СООН + NaCl

П = - изменение концентрации аниона, знак минус означает, она убывает.

p = изменение концентрации кислоты.

Всегда ценно найти раствор, в котором буферная емкость мкасимальна. Необходимо знать зависимость буферной емкости от концентрации компонентов буферной системы, константу диссоциации слабой кислоты или слабого основания, входящих в состав буферной смеси.

Для расчета буферной емкости (без вывода)

p = 2,3 или p = 2,3

с учетом, что рН = -lg[H⁺]

С_буф= С_НА + С_А-.

Далее приравниваем - =0, т.е. находим максимум p по кислоте и находим рН, при котором pмаксимальна,т.е.