Особенности равновесий в буферных растворах и механизм буферного действия.

Дата: 2025-05-01; Просмотры: 4

Оценка:

0.00 из 5.00 — оценок

Скачиваний: 0

Скачать

Все дальнейшее обсуждение свойств буферных растворов и расчёты будут проведены на примере гидрофосфатного буферного раствора:

Na₂HPO₄ (осн), NaH₂PO₄ (к)

Соль NaH₂PO₄ (к), выполняющая роль кислоты, диссоциирует в буферном растворе на ионы:

где с _k– концентрация дигидрофосфата натрия (к) в буферном растворе, а α – степень диссоциации фосфорной кислоты по второй ступени.

Соль Na₂HPO₄ (осн), выполняющая роль сопряжённого основания, диссоциирует в буферном растворе на ионы и частично гидролизуется по аниону:

где с_о – концентрация гидрофосфата натрия(осн) в буферном растворе, а h – степень гидролиза гидрофосфат - ионов.

В буферном растворе ионы H₂PO₄^–, образующиеся при диссоциации NaH₂PO₄ (к) и являющиеся донорами протонов Н⁺, подавляют гидролиз ионов HPO₄^2–, образующихся при диссоциации Na₂HPO₄ (осн) и выполняющих роль акцептора протонов, и наоборот, ионы HPO₄^2– подавляют диссоциацию ионов H₂PO₄^–. Это означает, что равновесные концентрации анионов практически совпадают с исходными аналитическими концентрациями солей (кислоты и сопряженного основания) в буферном растворе:

[H₂PO₄^–] = (1-α)Чc_k(NaH₂PO₄)_{a » 0} » c_k (NaH₂PO₄)

[HPO₄^2–] = (1-h)Ч c_о(Na₂HPO₄)_{h » 0} » c₀(Na₂HPO₄).

Буферное действие фосфатного буферного раствора обеспечивается за счёт смещения равновесия, существующего между ионами H₂PO₄^– и HPO₄^2– в буферном растворе при добавлении сильной кислоты или щелочи, которое является результатом протекания реакций между компонентами буферного раствора и добавляемыми ионами водорода или гидроксила:

а) при добавлении сильной кислоты H_nX в буферный раствор поступает количество добавленных ионов водорода:

сопряжённое основание буферной системы связывает ионы Н⁺, в результате чего общее содержание сопряженной кислоты в буферном растворе растёт, а основания – уменьшается, а активная кислотность буферного раствора – рН - остаётся неизменной или незначительно уменьшается:

HPO₄^2– + H⁺_{(добавка)} ® H₂PO₄^– – ионная форма уравнения буферного действия.

б) при добавлении щёлочи М(ОН)_n в буферный раствор поступает количество введенных гидроксид-ионов:

сопряженная кислота буферной системы связывает введенные ионы ОН^–, в результате чего общее содержание сопряженного основания в буферном растворе растёт, а кислоты – уменьшается, но активная кислотность буферной смеси – рН остаётся неизменной или незначительно увеличивается:

H₂PO₄^- + OH^– _{(добавка)} ® HPO₄^2–+ H₂O – ионная форма уравнения буферного действия.

Буферное действие по отношению к кислотам и щелочам сохраняются до тех пор, пока количества компонентов буферной системы, связывающих ионы Н⁺ или ОН^–, будут больше количеств этих ионов, поступающих в буферный раствор извне.