Буферные растворы

Очень разбавленные растворы кислот или щелочей с постоянным значением рН нельзя получить путем разбавления сильных кислот или оснований, т.к. незначительное количество СО₂ из воздуха, щелочей из стекла посуды или загрязнений в дистиллированной воде могут заметно изменить реакцию таких растворов. Однако, в лаборатории часто требуется иметь раствор с вполне определенным и постоянным значением рН. Такие растворы готовят смешиванием слабых кислот или слабых оснований с их солями.

Рассмотрим раствор, содержащий СН₃СООН и СН₃СООNa. Из уравнения константы ионизации уксусной кислоты следует:

При введении в раствор хорошо диссоциирующего CH₃COONa диссоциация кислоты подавляется. В результате этого концентрация недиссоциированных молекул СН₃СООН становится почти равной общей концентрации кислоты, а концентрация СН₃СОО равна общей концентрации соли. Тогда предыдущее уравнение можно записать:

Так как К – постоянная величина, то концентрация водородных ионов в таком растворе будет определяться отношением концентрации кислоты к концентрации соли. Разбавление этого раствора практически не изменит его рН.

Даже добавление некоторого количества сильной кислоты не повлияет заметно на рН такого раствора, т.к. введенные ионы Н⁺ свяжутся с анионом в недиссоциирующие молекулы слабой кислоты. Почти не изменится рН и при добавлении щелочи.

Растворы слабой кислоты и её соли (или слабого основания и его соли), концентрация водородных ионов в которых почти не меняется при введении в них сильной кислоты или сильного основания, называются буферными растворами. Они играют большую роль в регулировании жизненных процессов в организмах животных и растений, широко применяется в лабораторной практике.

Примерами буферных систем могут служить аммиачные растворы (NH₄OH+NH₄Cl) и ацетатные растворы (СН₃СООН+СH₃COONa) и др. + смеси солей разной кислотности: NaH₂PO₄+Na₂HPO₄ (5,3–8) NaHCO₃+Na₂CO₃ и т.п. В этом случае кислый анион заменяет слабую кислоту. К примеру, рН последнего раствора можно рассчитать, используя формулу

в которой и

Если взять одинаковые количества кислоты и соли, то и тогда рН=рК_д.к.

В рассматриваемом случае используется значение константы диссоциации Н₂СО₃ по второй ступени, откуда рН = р(4,8·10^-11) = 10,32.

Следовательно, карбонатный буферный раствор создает щелочную среду.

Величина рН	крови человека	= 7,45 – 7,35
	слезы	= 7,4
	желудочного сока	= 0,9

В сельском хозяйстве рН характеризует кислотность почв, засухо и морозоустойчивость растений и т.д.

рН природных вод является важным экологическим, гидрохимическим, гидрогеологическим показателем.

Величина рН используется для контроля и автомат. регулирования производства в гидрометаллургии, нефтяной, химической, бумажной, пищевой и др. областях промышленности.

Также можете прочитать: