פתרונות החיץ או מאגרים הם אלה שיכולים להקטין שינויי pH עקב יוני H 3 O + ו OH - . בהיעדר אלה, חלק מהמערכות (כמו מערכות פיזיולוגיות) נפגעות, מכיוון שמרכיביהן רגישים מאוד לשינויים פתאומיים ב- pH.
כשם שבולמי זעזועים ברכבים מפחיתים את ההשפעה הנגרמת על ידי תנועתם, מאגרים עושים זאת אך עם החומציות או הבסיסיות של הפתרון. יתר על כן, מאגרים קובעים תחום pH ספציפי שבתוכו הם יעילים.
אחרת, יוני H 3 O + יחמיצו את התמיסה (ה- pH יורד לערכים מתחת ל -6), וכתוצאה מכך ניתן יהיה לשנות את ביצועי התגובה. ניתן ליישם את אותה הדוגמה על ערכי pH בסיסיים, כלומר גדולים מ- 7.
מאפיינים
הרכב
הם מורכבים למעשה מחומצה (HA) או מבסיס חלש (B), ומלחים של הבסיס המצומצם או החומצה שלהם. כתוצאה מכך ישנם שני סוגים: מאגרי חומצות ומאגרי אלקליין.
מאגרי החומצה מתאימים א HA / - זוג , כאשר A - הוא הבסיס המצומד של החומצה החלשה HA אינטראקציה עם יונים - כגון Na + - כדי מלחי נתרן טופס. מכיוון שכך, הזוג נשאר כ- HA / NaA, למרות שהם יכולים גם להיות מלחי אשלגן או סידן.
נגזר מהחומצה החלשה, הוא מאגר טווחי pH חומציים (פחות מ- 7) על פי המשוואה הבאה:
HA + OH - => A - + H 2 O
עם זאת, בהיותה חומצה חלשה, הבסיס המצומד שלה הוא הידרוליזה חלקית כדי להתחדש חלק מה- HA שנצרך:
A - + H 2 O <=> HA + OH -
מצד שני, מאגרים אלקליין מורכבים מצמד B / HB + , כאשר HB + היא החומצה המצומדת של הבסיס החלש. באופן כללי, HB + יוצר מלחים עם יוני כלוריד, ומשאירים את הזוג כ- B / HBCl. מאגרים אלה חוצצים טווחי pH בסיסיים (גדולים מ- 7):
B + H 3 O + => HB + + H 2 O
ושוב ניתן לבצע הידרוליזה חלקית של HB + כדי להתחדש בחלק מה- B שנצרך:
HB + + H 2 O <=> B + H 3 O +
הם מנטרלים גם חומצות וגם בסיסים
בעוד שמאגר חומצי חוצץ pH חומצי וחומציות בסיסית של בסיסים, שניהם יכולים להגיב עם H 3 O + ו- OH - באמצעות סדרות משוואות כימיות אלה:
A - + H 3 O + => HA + H 2 O
HB + + OH - => B + H 2 O
לכן, במקרה של חה / - זוג , מגיב HA עם OH - יונים , בעוד - - הבסיס המצומד שלה - מגיב עם H 3 O + . באשר לזוג B / HB + , B מגיב עם יוני H 3 O + ואילו HB + - החומצה המצומדת שלה - עם OH - .
זה מאפשר לשני המאגרים לנטרל מינים חומציים וגם בסיסיים. התוצאה של האמור לעיל בהשוואה למשל לתוספת קבועה של שומות של OH - היא הירידה בשונות של pH (pHpH):
התמונה לעיל מראה את חיץ pH נגד בסיס חזק (OH - התורם ).
בתחילה ה- pH הוא חומצי בגלל נוכחות של HA. כשמוסיפים את הבסיס החזק נוצרות השומות הראשונות של A - והחוצץ מתחיל להיכנס לתוקף.
עם זאת, יש אזור של העקומה שבו המדרון פחות תלול; כלומר, היכן שהדיכאון יעיל יותר (תיבה כחלחלה).
יְעִילוּת
ישנן מספר דרכים להבין את המושג יעילות דעיכה. אחד מאלה הוא לקבוע את הנגזרת השנייה של pH העקומה לעומת נפח הבסיס, לפתור עבור V עבור הערך המינימלי, שהוא Veq / 2.
Veq הוא הנפח בנקודת השוויון; זהו נפח הבסיס הדרוש לנטרול כל החומצה.
דרך נוספת להבין זאת היא באמצעות משוואת הנדרסון-האסלבלך המפורסמת:
pH = pK a + יומן (/)
כאן B מציין את הבסיס, A החומצה, ו- PK a הוא הלוגריתם הקטן ביותר של קבוע החומצה. משוואה זו חלה הן על המין החומצי HA והן לגבי החומצה המצומדת HB + .
אם הוא גדול מאוד ביחס ל, היומן () לוקח ערך שלילי מאוד, אשר מופרע מה- pK a . אם, לעומת זאת, הוא קטן מאוד ביחס ל, ערך היומן () לוקח ערך חיובי מאוד, שמתווסף ל- pK a . עם זאת, כאשר =, היומן () הוא 0 וה- pH = pK a .
מה המשמעות של כל האמור לעיל? שה- pH יהיה גדול יותר בקצוות הנחשבים למשוואה, בעוד שהוא יהיה מינימלי עם pH שווה ל- pK a ; וכפי ש- pK a מאפיין כל חומצה, ערך זה קובע את הטווח pK a ± 1.
ערכי ה- pH בטווח זה הם אלה שבהם החוצץ הוא היעיל ביותר.
הכנה
כדי להכין פתרון מאגר, יש לזכור את הצעדים הבאים:
- דע את ה- pH הנדרש, ועל כן זה שאתה רוצה לשמור על קבוע ככל האפשר במהלך התגובה או התהליך.
- ידיעת pH, אחד מחפש בין כל חומצות חלשות, אלה אשר PK קרובה לערך זה.
- לאחר שנבחר מין ה- HA וחישב ריכוז החיץ (תלוי כמה בסיס או חומצה צריך לנטרל), נשקלת הכמות הנחוצה של מלח הנתרן שלו.
דוגמאות
לחומצה אצטית יש pK a של 4.75, CH 3 COOH; לפיכך, תערובת של כמויות נקבעות של חומצה זו ונתרן אצטט, CH 3 COONa, יוצרים חיץ שמאפק ביעילות בטווח ה- pH (3.75-5.75).
דוגמאות נוספות לחומצות מונופרוטיות הן חומצות בנזואיות (C 6 H 5 COOH) וחוממיות פוריות (HCOOH). עבור כל אחד מערכים אלה של pK a הם 4.18 ו- 3.68; לפיכך, טווחי ה- pH שלו עם החציצה הגבוהה ביותר הם (3.18-5.18) ו- (2.68-4.68).
יתר על כן, חומצות polyprotic כגון חומצה זרחתית (H 3 PO 4 ) ופחמן (H 2 CO 3 ) יש ערכים PK רבים כדי ככל שאפשר לפרסם פרוטונים. לפיכך, H 3 PO 4 יש שלוש PK (2.12, 7.21 ו 12.67) ו- H 2 CO 3 יש שני (6.352 ו 10.329).
אם אתה רוצה לשמור על pH של 3 בתמיסה, אתה יכול לבחור בין החוצצים HCOONa / HCOOH (pK a = 3.68) לבין NaH 2 PO 4 / H 3 PO 4 (pK a = 2.12).
המאגר הראשון, זה של חומצה פורמית, קרוב יותר ל- pH 3 מאשר המאגר של חומצה זרחתית; לפיכך, מאגרי HCOONa / HCOOH טובים יותר ב- pH 3 לעומת NaH 2 PO 4 / H 3 PO 4 .
הפניות
- Day, R., & Underwood, A. כימיה אנליטית כמותית (מהדורה חמישית). פרסון הול פרנטיס, עמ '188-194.
- אבסר ערס. (20 באפריל 2013). מיני זעזועים. הוחזר ב- 9 במאי 2018, מ: commons.wikimedia.org
- ויקיפדיה. (2018). פיתרון חיץ. הוחזר ב- 9 במאי 2018, מ: en.wikipedia.org
- עמית פרופ 'לובומיר מקדונסקי, דוקטורט. . פתרונות מאגר. האוניברסיטה הרפואית בוארנה.
- כימיה קולקטיבית. הדרכות חיץ. הוחזר ב- 9 במאי 2018 מ: chemcollective.org
- שואלים. (2018). פיתרון חיץ. הוחזר ב- 9 במאי 2018, מ: askiitians.com
- Quimicas.net (2018). דוגמאות לפתרונות מאגר, מאגר או מאגר. הוחזר ב- 9 במאי 2018, מ: quimicas.net