बफर समाधान या बफ़र्स उन है कि वजह से pH में परिवर्तन को कम कर सकते हैं आयनों एच 3 हे + और ओह - । इन की अनुपस्थिति में, कुछ प्रणालियों (जैसे शारीरिक वाले) को नुकसान पहुंचता है, क्योंकि उनके घटक पीएच में अचानक परिवर्तन के प्रति बहुत संवेदनशील होते हैं।
जिस तरह ऑटोमोबाइल 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, बफ़र्स एक विशिष्ट पीएच रेंज स्थापित करते हैं जिसके भीतर वे कुशल हैं।
अन्यथा, एच 3 ओ + आयनों समाधान को अम्लीकृत करेंगे (पीएच 6 से नीचे के मूल्यों पर गिरता है), जिसके परिणामस्वरूप प्रतिक्रिया के प्रदर्शन में संभावित परिवर्तन होता है। मूल पीएच मानों के लिए एक ही उदाहरण लागू किया जा सकता है, अर्थात 7 से अधिक।
विशेषताएँ
रचना
वे अनिवार्य रूप से एक एसिड (एचए) या एक कमजोर आधार (बी), और उनके संयुग्मित आधार या एसिड के लवण से बने होते हैं। नतीजतन, दो प्रकार हैं: एसिड बफ़र और क्षारीय बफ़र।
एसिड बफ़र्स हा / ए - जोड़ी से मेल खाता है, जहां ए - कमजोर एसिड एचए का संयुग्म आधार है और सोडियम लवण बनाने के लिए आयनों - जैसे Na + - के साथ सहभागिता करता है । इस तरह से, यह जोड़ी हा / ना के रूप में बनी हुई है, हालांकि वे पोटेशियम या कैल्शियम लवण भी हो सकते हैं।
कमजोर एसिड हा से व्युत्पन्न, यह अम्लीय पीएच पर्वतमाला (7 से कम) निम्न समीकरण के अनुसार:
हा + ओएच - => ए - + एच २ ओ
हालांकि, एक कमजोर एसिड होने के नाते, इसका संयुग्म आधार आंशिक रूप से HA के उपभोग वाले हिस्से को पुनर्जीवित करने के लिए हाइड्रोलाइज्ड है:
A - + H 2 O <=> HA + OH -
दूसरी ओर, क्षारीय बफ़र्स में बी / एचबी + जोड़ी होती है, जहां एचबी + कमजोर आधार का संयुग्मित एसिड होता है। आमतौर पर, HB + क्लोराइड आयनों के साथ लवण बनाता है, जो जोड़े को B / HBCl के रूप में छोड़ देता है। ये बफ़र्स बुनियादी पीएच रेंज (7 से अधिक) को बफर करते हैं:
बी + एच 3 ओ + => एचबी + + एच 2 ओ
और फिर, एचबी + आंशिक रूप से हाइड्रोलाइज्ड हो सकता है ताकि कुछ बी का उपभोग किया जा सके:
HB + + H 2 O <=> B + H 3 O +
वे एसिड और बेस दोनों को बेअसर करते हैं
जबकि अम्लीय बफर बफर अम्लीय पीएच और क्षारीय बफर पीएच बुनियादी, दोनों रासायनिक समीकरणों की इन श्रृंखलाओं के माध्यम से एच 3 ओ + और ओएच - आयनों के साथ प्रतिक्रिया कर सकते हैं:
ए - + एच ३ ओ + => हा + एच २ ओ
एचबी + + ओएच - => बी + एच २ ओ
इस प्रकार, हा / ए - जोड़ी के मामले में, एचए ओएच - आयनों के साथ प्रतिक्रिया करता है, जबकि ए - - इसका संयुग्म आधार - एच 3 ओ + के साथ प्रतिक्रिया करता है । बी / एचबी + जोड़ी के लिए, बी एच 3 ओ + आयनों के साथ प्रतिक्रिया करता है, जबकि एचबी + - इसका संयुग्मित एसिड - ओएच के साथ - ।
यह दोनों बफ़र्स को अम्लीय और बुनियादी प्रजातियों दोनों को बेअसर करने की अनुमति देता है। के ऊपर करने के लिए, उदाहरण के लिए, ओह के मोल की लगातार इसके अलावा तुलना में परिणाम -, पीएच की भिन्नता (ΔpH) में कमी आई है:
ऊपर की छवि पीएच बफर को एक मजबूत आधार (ओएच - दाता) के खिलाफ दिखाती है ।
प्रारंभ में pH HA की उपस्थिति के कारण अम्लीय होता है। जब मजबूत आधार जोड़ा जाता है, तो ए के पहले मोल्स बनते हैं - और बफर प्रभावी होने लगते हैं।
हालांकि, वक्र का एक क्षेत्र है जहां ढलान कम खड़ी है; वह है, जहां भिगोना अधिक कुशल (नीले बॉक्स) है।
दक्षता
भिगोना दक्षता की अवधारणा को समझने के कई तरीके हैं। इनमें से एक वक्र के पीएच बनाम की दूसरी व्युत्पन्नता निर्धारित करना है, न्यूनतम मान के लिए वी के लिए हल करना, जो कि वीक / 2 है।
Veq समतुल्य बिंदु पर आयतन है; यह सभी एसिड को बेअसर करने के लिए आवश्यक मात्रा का आधार है।
इसे समझने का एक और तरीका प्रसिद्ध हेंडरसन-हसबेलच समीकरण के माध्यम से है:
पीएच = पीके ए + लॉग (/)
यहाँ B आधार को निरूपित करता है, A अम्ल, और pK a, अम्लीय स्थिरांक का सबसे छोटा लघुगणक है। यह समीकरण अम्लीय प्रजातियों हा के लिए, और संयुग्मित एसिड एचबी + के लिए लागू होता है ।
यदि यह सम्मान के साथ बहुत बड़ा है, तो लॉग () एक बहुत ही नकारात्मक मूल्य लेता है, जिसे पीके ए से घटाया जाता है । यदि, दूसरी ओर, यह सम्मान के साथ बहुत छोटा है, तो लॉग का मान () बहुत सकारात्मक मान लेता है, जिसे pK a में जोड़ा जाता है । हालांकि, जब =, लॉग () 0 है और पीएच = पीके ए ।
उपरोक्त सभी का क्या मतलब है? यह espH समीकरण के लिए माने जाने वाले चरम में अधिक होगा, जबकि यह पीके ए के बराबर पीएच के साथ न्यूनतम होगा; और पी के रूप में एक प्रत्येक एसिड की विशेषता है, यह मान रेंज pK निर्धारित करता है एक ± 1।
इस सीमा के भीतर पीएच मान वे हैं जिनमें बफर सबसे अधिक कुशल है।
तैयारी
बफर समाधान तैयार करने के लिए, निम्नलिखित चरणों को ध्यान में रखा जाना चाहिए:
- आवश्यक पीएच को जानें और इसलिए, जिसे आप प्रतिक्रिया या प्रक्रिया के दौरान यथासंभव स्थिर रखना चाहते हैं।
- पीएच को जानने के बाद, सभी कमजोर एसिडों में से एक की तलाश करते हैं, जिनके पीके इस मूल्य के करीब हैं।
- एक बार जब एचए प्रजाति को चुना गया है और बफर की एकाग्रता की गणना की गई है (कितना आधार या एसिड को बेअसर किया जाना चाहिए) पर निर्भर करता है, इसके सोडियम नमक की आवश्यक मात्रा तौला जाता है।
उदाहरण
एसिटिक एसिड में पीके 4.75, सीएच 3 सीओओएच है; इसलिए, इस एसिड और सोडियम एसीटेट, सीएच 3 कोना की निर्धारित मात्रा का मिश्रण, एक बफर बनाता है जो पीएच रेंज (3.75-5.75) में कुशलता से बफर करता है।
मोनोपरोटिक एसिड के अन्य उदाहरण बेंजोइक (C 6 H 5 COOH) और फॉर्मिक (HCOOH) एसिड हैं । पीके के इन मूल्यों में से प्रत्येक के लिए एक 4.18 और 3.68 हैं; इसलिए, इसका पीएच उच्चतम बफरिंग के साथ होता है (3.18-5.18) और (2.68-4.68)।
इसके अलावा, फॉस्फोरिक एसिड (एच 3 पीओ 4) और कार्बन (एच 2 सीओ 3) जैसे पॉलीप्रोटिक एसिड के कई पीके मान हैं जिन्हें प्रोटॉन जारी किया जा सकता है। इस प्रकार, एच 3 पीओ 4 में तीन पीके ए (2.12, 7.21 और 12.67) और एच 2 सीओ 3 में दो (6.352 और 10.329) हैं।
यदि आप किसी समाधान में 3 का पीएच बनाए रखना चाहते हैं, तो आप बफ़र्स HCOONa / HCOOH (pK a = 3.68) और NaH 2 PO 4 / H 3 PO 4 (pK a = 2.12) के बीच चयन कर सकते हैं ।
पहला बफर, फॉर्मिक एसिड का, फॉस्फोरिक एसिड बफर की तुलना में पीएच 3 के करीब है; इसलिए, HCOONa / HCOOH बफ़र NaH 2 PO 4 / H 3 PO 4 की तुलना में pH 3 पर बेहतर है ।
संदर्भ
- डे, आर।, और अंडरवुड, ए। मात्रात्मक विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान (5 वां संस्करण)। PEARSON प्रेंटिस हॉल, पी 188-194।
- अवसार अरस। (20 अप्रैल, 2013)। मिनी झटके। 9 मई, 2018 को पुनः प्राप्त: commons.wikimedia.org से
- विकिपीडिया। (2018)। उभयरोधी घोल। 9 मई, 2018 को पुनः प्राप्त: en.wikipedia.org से
- Assoc। प्रो। लुबोमिर मैकडोंस्की, पीएचडी। । प्रतिरोधी विलयन। वर्ना का मेडिकल विश्वविद्यालय।
- केम कलेक्टिव। बफर ट्यूटोरियल। 9 मई, 2018 को पुनः प्राप्त: chemcollective.org से
- askIITians। (2018)। उभयरोधी घोल। 9 मई, 2018 को पुनः प्राप्त किया गया: askiitians.com से
- Quimicas.net (2018)। बफर, बफर या बफर समाधान के उदाहरण। 9 मई, 2018 को पुनः प्राप्त किया गया: quimicas.net से