बफर सॉल्यूशंस के लक्षण, तैयारी और उदाहरण

बफर समाधान या बफ़र वे हैं जो एच आयनों के कारण पीएच परिवर्तन को कम कर सकते हैं₃हे⁺ और ओह^-. इन की अनुपस्थिति में, कुछ प्रणालियाँ (जैसे शारीरिक) बिगड़ा हुई हैं, क्योंकि उनके घटक पीएच में अचानक परिवर्तन के प्रति बहुत संवेदनशील हैं.

जिस तरह कारों में शॉक एब्जॉर्बर उनके आंदोलन के कारण होने वाले प्रभाव को कम करते हैं, बफ़र्स भी ऐसा ही करते हैं लेकिन समाधान की अम्लता या बुनियादीता के साथ। इसके अलावा, बफर समाधान एक विशिष्ट पीएच रेंज स्थापित करते हैं जिसके भीतर वे कुशल हैं.

अन्यथा, एच आयनों₃हे⁺ घोल को अम्लीय करें (pH मान 6 से नीचे जाता है), जिसके परिणामस्वरूप प्रतिक्रिया के प्रदर्शन में संभावित परिवर्तन होता है। मूल पीएच मानों के लिए एक ही उदाहरण लागू हो सकता है, जो कि 7 से अधिक है.

सूची

• 1 लक्षण
  • १.१ रचना
  • 1.2 एसिड और बेस दोनों को बेअसर करें
  • १.३ दक्षता
• 2 तैयारी
• 3 उदाहरण
• 4 संदर्भ

सुविधाओं

रचना

संक्षेप में वे एक एसिड (एचए) या एक कमजोर बेस (बी) से बने होते हैं, और इसके आधार या एसिड संयुग्म के लवण। नतीजतन, दो प्रकार हैं: एसिड बफ़र और क्षारीय बफ़र.

एसिड बफ़र्स हा / ए जोड़ी के अनुरूप हैं^-, जहां ए^- कमजोर एसिड हा का संयुग्म आधार है और आयन के रूप में ना के साथ बातचीत करता है⁺- सोडियम लवण बनाने के लिए। इस तरह, जोड़ी हा / ना के रूप में बनी हुई है, हालांकि यह पोटेशियम या कैल्शियम लवण भी हो सकता है.

कमजोर अम्ल हा से व्युत्पन्न होने पर, यह निम्नलिखित समीकरण के अनुसार एसिड पीएच पर्वतमाला (7 से कम) को नुकसान पहुंचाता है:

हा + ओह^- => ए^- + एच₂हे

हालांकि, एक कमजोर एसिड होने के नाते, इसका संयुग्मित आधार आंशिक रूप से भस्म HA के पुनर्जीवित होने के लिए हाइड्रोलाइज्ड है।

एक^- + एच₂हे <=> हा + ओह^-

दूसरी ओर, क्षारीय बफ़र्स में बी / एचबी की जोड़ी होती है⁺, जहां एचबी⁺ कमजोर आधार का संयुग्मन अम्ल है। आम तौर पर, एचबी⁺ क्लोराइड आयनों के साथ लवण बनाता है, जोड़ी को बी / एचबीसीएल के रूप में छोड़ देता है। ये बफ़र बुनियादी पीएच रेंज (7 से अधिक) को बफर करते हैं:

बी + एच₃हे⁺ => एचबी⁺ + एच₂हे

और, फिर से, एचबी⁺ आंशिक रूप से बी के उपभोग के हिस्से को पुनर्जीवित करने के लिए हाइड्रोलाइज कर सकते हैं:

मॉडिफ़ाइड अमेरिकन प्लान⁺ + एच₂हे <=> बी + एच₃हे⁺

एसिड और बेस दोनों को बेअसर करें

जबकि एसिड बफर बफर पीएच एसिड और क्षारीय पीएच बफर करते हैं, दोनों एच आयनों के साथ प्रतिक्रिया कर सकते हैं₃हे⁺ और ओह^- रासायनिक समीकरणों की इन श्रृंखलाओं के माध्यम से:

एक^- + एच₃हे⁺ => हा + एच₂हे

मॉडिफ़ाइड अमेरिकन प्लान⁺ + ओह^- => बी + एच₂हे

इस तरह, हा / ए की जोड़ी के मामले में^-, हा ओह आयनों के साथ प्रतिक्रिया करता है^-, जबकि ए^- -इसका संयुग्म आधार - H के साथ प्रतिक्रिया करता है₃हे⁺. जोड़ी बी / एचबी के लिए के रूप में⁺, B, H आयनों के साथ प्रतिक्रिया करता है₃हे⁺, जबकि एचबी⁺ -इसके संयुग्मित एसिड- OH के साथ^-.

यह दोनों बफर समाधानों को अम्लीय और बुनियादी दोनों प्रजातियों को बेअसर करने की अनुमति देता है। उपरोक्त बनाम का परिणाम, उदाहरण के लिए, ओएच मोल्स का निरंतर जोड़^-, पीएच भिन्नता (pHpH) में कमी है:

ऊपरी छवि एक मजबूत आधार (OH दाता) के खिलाफ पीएच की बफरिंग दिखाती है^-).

शुरू में एचए की उपस्थिति के कारण पीएच एसिड होता है। जब मजबूत आधार जोड़ा जाता है, तो ए के पहले मोल्स बनते हैं^- और बफर प्रभावी होने लगता है.

हालांकि, वक्र का एक क्षेत्र है जहां ढलान कम खड़ी है; वह है, जहां भिगोना अधिक कुशल है (नीला फ्रेम).

क्षमता

बफर दक्षता की अवधारणा को समझने के कई तरीके हैं। इनमें से एक है पीएच वक्र के दूसरे व्युत्पन्न का निर्धारण करना, आधार मात्रा बनाम, न्यूनतम मान के लिए वी को समाशोधन करना, जो वीर / 2 है.

Veq समतुल्य बिंदु पर आयतन है; यह सभी एसिड को बेअसर करने के लिए आवश्यक आधार मात्रा है.

इसे समझने का एक और तरीका प्रसिद्ध हेंडरसन-हसबेलच समीकरण के माध्यम से है:

पीएच = पीके_को + लॉग ([बी] / [ए])

यहाँ B आधार, A को अम्ल और pK को दर्शाता है_को यह अम्लता स्थिरांक का सबसे कम लघुगणक है। यह समीकरण दोनों अम्लीय प्रजातियों हा, और संयुग्मित एसिड एचबी पर लागू होता है⁺.

यदि [A] [B] के संबंध में बहुत बड़ा है, तो लॉग () बहुत ही नकारात्मक मान लेता है, जिसे pK से घटा दिया जाता है_को. अगर इसके विपरीत [A] [B] के संबंध में बहुत छोटा है, तो लॉग का मान () बहुत सकारात्मक मान लेता है, जो pK में जुड़ जाता है_को. हालांकि, जब [ए] = [बी], लॉग () 0 और पीएच = पीके है_को.

उपरोक्त सभी का क्या मतलब है? यह consideredpH समीकरण के लिए माने जाने वाले चरम सीमा में बड़ा होगा, जबकि यह पी के बराबर पीएच के साथ छोटा होगा_को; और जैसा कि पी.के._को प्रत्येक एसिड की विशेषता है, यह मान रेंज pK निर्धारित करता है_को± १.

इस सीमा के भीतर पीएच मान वे हैं जिनमें बफर अधिक कुशल है.

तैयारी

एक बफर समाधान तैयार करने के लिए निम्नलिखित चरणों को ध्यान में रखना आवश्यक है:

- आवश्यक पीएच को जानें और इसलिए, वह जिसे आप प्रतिक्रिया या प्रक्रिया के दौरान यथासंभव स्थिर रखना चाहते हैं.

- पीएच को जानने के बाद, हम सभी कमजोर एसिड की तलाश करते हैं, जिनके पी.के._को इस मूल्य के करीब है.

- एक बार हा प्रजाति को चुने जाने के बाद और बफर की सांद्रता की गणना की जाती है (इसे बेअसर करने के लिए कितने आधार या एसिड की आवश्यकता होती है) के आधार पर, इसके सोडियम नमक की आवश्यक मात्रा को तौला जाता है.

उदाहरण

एसिटिक एसिड में एक पीके है_को 4.75 का, सीएच₃COOH; इसलिए, इस एसिड और सोडियम एसीटेट, सीएच की कुछ मात्रा का मिश्रण₃COONA, एक बफर बनाते हैं जो कुशलता से पीएच रेंज (3.75-5.75) में अवशोषित हो जाता है.

मोनोप्रोटिक एसिड के अन्य उदाहरण बेंजोइक एसिड (C) हैं₆एच₅COOH) और फॉर्मिक (HCOOH)। इनमें से प्रत्येक के लिए इसका पीके मान है_को वे 4.18 और 3.68 हैं; इसलिए, उच्च बफरिंग की उनकी पीएच रेंज (3.18-5.18) और (2.68-4.68) हैं।.

दूसरी ओर, पॉलीप्रोटिक एसिड जैसे कि फॉस्फोरिक (एच₃पीओ₄) और कार्बोनिक (एच₂सीओ₃) के बहुत सारे पीके मान हैं_को प्रोटॉन के रूप में जारी कर सकते हैं। तो, एच₃पीओ₄ इसमें तीन पी.के._को (2.12, 7.21 और 12.67) और एच₂सीओ₃ दो (6,352 और 10,329) हैं.

यदि आप किसी समाधान में 3 का पीएच बनाए रखना चाहते हैं, तो आप HCOONa / HCOOH बफर (pK) के बीच चयन कर सकते हैं_को= 3.68) और NaH₂पीओ₄/ एच₃पीओ₄ (pK_को= 2.12).

पहला बफर, फॉर्मिक एसिड का, फॉस्फोरिक एसिड बफर की तुलना में पीएच 3 के करीब है; इसलिए, HCOONa / HCOOH NaH की तुलना में pH 3 पर बेहतर होता है₂पीओ₄/ एच₃पीओ₄.

संदर्भ

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