Что такое баферы: Уретановые подушки баферы для пружин (установка и отзывы)

Введение в буферы — химия LibreTexts

Буфер — это раствор, который может противостоять изменению pH при добавлении кислотных или основных компонентов. Он способен нейтрализовать небольшие количества добавленной кислоты или основания, таким образом поддерживая относительно стабильный pH раствора. Это важно для процессов и / или реакций, требующих определенных и стабильных диапазонов pH. Буферные растворы имеют рабочий диапазон pH и емкость, которые определяют, сколько кислоты / основания можно нейтрализовать до изменения pH, а также количество, на которое оно изменится.

Из чего состоит буфер?

Для эффективного поддержания диапазона pH буфер должен состоять из слабой конъюгированной пары кислота-основание, что означает либо a. слабая кислота и сопряженное с ней основание, или b. слабое основание и сопряженная с ним кислота. Использование того или другого будет просто зависеть от желаемого pH при приготовлении буфера. Например, в растворе следующие буферы могут функционировать как буферы:

• Уксусная кислота (слабая органическая кислота с формулой CH ₃ COOH) и соль, содержащая сопряженное с ней основание, ацетат-анион (CH ₃ COO ^—), например ацетат натрия (CH ₃ COONa)
• Пиридин (слабое основание с формулой C ₅ H ₅ N) и соль, содержащая его сопряженную кислоту, катион пиридиния (C ₅ H ₅ NH ⁺ ), такую ​​как хлорид пиридиния.
• Аммиак (слабое основание с формулой NH ₃ ) и соль, содержащая его сопряженную кислоту, катион аммония, такую ​​как гидроксид аммония (NH ₄ OH)

Как работает буфер?

Буфер способен противостоять изменению pH, поскольку оба компонента (конъюгированная кислота и конъюгат основания) присутствуют в заметных количествах в равновесии и способны нейтрализовать небольшие количества других кислот и оснований (в форме H ₃ O ⁺ и OH ^— ) при добавлении в раствор. + _ {(aq)} \]

Затем мы можем добавить и растворить фторид натрия в растворе и смешать их до тех пор, пока не достигнем желаемого объема и pH, при которых мы хотим создать буфер.-_ {(водный)} \]

Поскольку Na ⁺ является конъюгатом сильного основания, он не будет влиять на pH или реакционную способность буфера. Однако добавление \ (NaF \) к раствору увеличит концентрацию F ^— в буферном растворе и, следовательно, по принципу Ле Шателье, приведет к немного меньшей диссоциации HF в предыдущем равновесии, также. Присутствие значительных количеств конъюгированной кислоты \ (HF \) и конъюгированного основания F ^— позволяет раствору действовать как буфер.Это буферное действие можно увидеть на кривой титрования буферного раствора.

Как видим, за рабочий диапазон буфера. pH очень мало изменяется при добавлении кислоты или основания. При превышении буферной емкости скорость изменения pH резко возрастает. Это происходит из-за того, что конъюгированная кислота или основание истощены в результате нейтрализации. + _ {(aq)} \ rightleftharpoons HF _ {(aq)} + H_2O _ {(l)} \]

В этой реакции конъюгат основания, F ^—, нейтрализует добавленную кислоту, H ₃ O ⁺ , и эта реакция завершается, поскольку реакция F ^— с H ₃ O ⁺ имеет константу равновесия намного больше единицы.(Фактически, константа равновесия реакции, как написано, является просто обратной величиной для K _a для HF: 1 / K _a (HF) = 1 / (6,6×10 ^-4 ) = 1,5×10 ⁺³ .) Пока F ^— больше, чем H ₃ O ⁺ , почти вся H ₃ O ⁺ будет израсходована, и равновесие сместится вправо, немного увеличивая концентрации HF и немного уменьшая концентрацию F ^— , но практически не приводя к изменению количества H ₃ O ⁺ , присутствующего после восстановления равновесия.-_ {(водный)} + H_2O _ {(l)} \]

В этой реакции конъюгированная кислота, HF, нейтрализует добавленные количества основания, OH ^—, и равновесие снова сместится вправо, немного увеличивая концентрацию F ^— в растворе и уменьшая количество ВЧ слегка. Опять же, поскольку большая часть OH ^— нейтрализована, изменение pH будет незначительным.

Эти две реакции могут продолжать чередоваться с небольшим изменением pH.

Выбор подходящих компонентов для желаемого pH

работают лучше всего, когда pK _a используемого конъюгата слабой кислоты близко к желаемому рабочему диапазону буфера.Оказывается, это так, когда концентрации конъюгированной кислоты и конъюгированного основания приблизительно равны (в пределах примерно 10 раз). Например, мы знаем, что K _a для плавиковой кислоты составляет 6,6 x 10 ^-4 , поэтому его pK _a = -log (6,6 x 10 ^-4 ) = 3,18. Таким образом, буфер на основе фтористоводородной кислоты лучше всего работает в диапазоне буфера около pH = 3,18.

Для слабого щелочного аммиака (NH ₃ ) значение K _b составляет 1,8×10 ^-5 , что подразумевает, что K _a для диссоциации его сопряженной кислоты, NH ₄ ⁺ , является K _w / K _b = 10 ^-14 /1. 8×10 ^-5 = 5,6×10 ^-10 . Таким образом, pK _a для NH ₄ ⁺ = 9,25, поэтому буферы, использующие NH ₄ ⁺ / NH ₃ , будут работать лучше всего при pH 9,25. (Это всегда pK _a конъюгированной кислоты, которая определяет приблизительный pH для буферной системы, хотя это, очевидно, зависит от pK _b конъюгированного основания.)

Когда желаемый pH буферного раствора близок к pK _— используемого конъюгата кислоты (т.е.е., когда количества конъюгированной кислоты и конъюгированного основания в растворе находятся в пределах примерно 10 раз друг от друга), уравнение Хендерсона-Хассельбалха может быть применено как простое приближение pH раствора, как мы увидим в следующем раздел.

Пример 1: HF буфер

В этом примере мы продолжим использовать буфер плавиковой кислоты. Мы обсудим процесс приготовления буфера HF при pH 3,0. Мы можем использовать приближение Хендерсона-Хассельбаха для расчета необходимого отношения F ^— и HF. {-0,18} \]

\ [\ dfrac {[Основание]} {[Кислота]} = 0,66 \]

Это просто соотношение концентраций конъюгата основания и конъюгированной кислоты, которые нам понадобятся в нашем растворе. Однако что, если у нас есть 100 мл 1 M HF и мы хотим приготовить буфер с использованием NaF? Сколько фторида натрия нам нужно добавить, чтобы создать буфер с указанным pH (3,0)?

Мы знаем из наших расчетов Хендерсона-Хассельбаха, что соотношение основание / кислота должно быть равно 0,66. Из таблицы молярных масс, такой как таблица Менделеева, мы можем вычислить молярную массу NaF, равную 41.+ _ {(водн.)} \]

Мы могли бы использовать таблицы ICE для расчета концентрации F ^— от диссоциации HF, но, поскольку K _a настолько мал, мы можем приблизительно рассчитать, что практически весь HF останется недиссоциированным, поэтому количество F ^— в растворе от диссоциации HF будет незначительным. Таким образом, [HF] составляет около 1 M, а [F ^— ] близко к 0. Это будет особенно верно после того, как мы добавим еще F ^— , добавление которого еще больше подавит диссоциацию HF. .

Мы хотим, чтобы соотношение Основание / Кислота составляло 0,66, поэтому нам потребуется [Основание] / 1M = 0,66. Таким образом, [F ^— ] должно быть около 0,66 М. Тогда на 100 мл раствора нам нужно добавить 0,066 моль (0,1 л x 0,66 М) F ^— . Поскольку мы добавляем NaF в качестве источника F ^—, и поскольку NaF полностью диссоциирует в воде, нам нужно 0,066 моль NaF. Таким образом, 0,066 моль x 41,99 г / моль = 2,767 г.

Обратите внимание, что, поскольку конъюгированная кислота и конъюгат основания смешиваются с одним и тем же объемом раствора в буфере, соотношение «Основание / Кислота» остается таким же, независимо от того, используем ли мы соотношение «концентрация основания к концентрации кислота, «ИЛИ отношение» моль основания к молям кислоты.«Оказывается, pH раствора не зависит от объема! (Это верно только до тех пор, пока раствор не становится настолько разбавленным, что автоионизация воды становится важным источником H ⁺ или OH ^{. —} . Однако такие разбавленные растворы редко используются в качестве буферов.)

Добавление сильных кислот или оснований в буферные растворы

Теперь, когда у нас есть прекрасный буфер F ^— / HF, давайте посмотрим, что произойдет, когда мы добавим к нему сильную кислоту или основание. Напомним, что количество F ^— в растворе равно 0.66M x 0,1 L = 0,066 моль, а количество HF составляет 1,0 M x 0,1L = 0,10 моль. Давайте дважды проверим pH, используя приближение Хендерсона-Хассельбаха, но используя моль вместо концентрации:

pH = pK _a + log (основание / кислота) = 3,18 + log (0,066 моль F ^— / 0,10 моль HF) = 3,00

Хорошо. Теперь посмотрим, что произойдет, если мы добавим небольшое количество сильной кислоты, например HCl. Когда мы помещаем HCl в воду, она полностью диссоциирует на H ₃ O ⁺ и Cl ^— .+ _ {(aq)} \ rightleftharpoons HF _ {(aq)} + H_2O _ {(l)} \]

На каждый добавленный моль H ₃ O ⁺ эквивалентное количество конъюгированного основания (в данном случае F ^—) также будет реагировать, и константа равновесия для реакции большая, поэтому реакция будет продолжайте до тех пор, пока один или другой не израсходуются. Если F ^— израсходован до того, как отреагирует весь H ₃ O ⁺ , то оставшийся H ₃ O ⁺ будет напрямую влиять на pH.В этом случае емкость буфера будет превышена — ситуации, которую пытаются избежать. Однако для нашего примера предположим, что количество добавленных H ₃ O ⁺ меньше, чем количество F ^— , поэтому наша буферная емкость НЕ превышена. Для целей этого примера мы позволим добавленному H ₃ O ⁺ быть равным 0,01 моль (от 0,01 моль HCl). Теперь, если мы добавим 0,01 моль HCl в 100 мл чистой воды, мы ожидаем, что pH полученного раствора будет равен 1.00 (0,01 моль / 0,10 л = 0,1 М; pH = -log (0,1) = 1,0).

Однако мы добавляем H ₃ O ⁺ к раствору, который содержит F ^—, поэтому H ₃ O ⁺ будет полностью израсходован при реакции с F ^—. В процессе 0,066 моль F ^— уменьшается:

0,066 начальных моль F ^— — 0,010 моль прореагировавшего с H ₃ O ⁺ = 0,056 моль F ^— оставшееся

Также во время этого процесса в результате реакции образуется больше HF:

0. 10 исходных моль HF + 0,010 моль от реакции F ^— с H ₃ O ⁺ = 0,11 моль HF после реакции

Добавление этих новых значений в Henderson-Hasselbalch дает:

pH = pK _a + log (основание / кислота) = 3,18 + log (0,056 моль F ^— / 0,11 моль HF) = 2,89

Таким образом, наш буфер сделал то, что должен — он сопротивлялся изменению pH, упав только с 3,00 до 2,89 при добавлении 0,01 моля сильной кислоты.

Что такое буфер и как он работает? Вестлаб

Буфер — это водный раствор, который может противостоять значительным изменениям уровня pH при добавлении небольшого количества кислоты или щелочи.Каждый буфер характеризуется установленной «емкостью», которая определяется как количество сильной кислоты или основания, которое необходимо добавить, чтобы изменить pH одного литра раствора на одну единицу pH. Другими словами, буферная емкость — это количество кислоты или основания, которое можно добавить до того, как pH начнет значительно изменяться.

Диапазон буфера — это определенный диапазон pH, в котором буфер эффективно нейтрализует добавленную кислоту или основание, поддерживая при этом почти постоянный pH. Емкость и диапазон конкретного буфера гарантирует, что добавленное небольшое количество кислоты / основания нейтрализуется, и химическая реакция продолжается, не давая неверного результата для эксперимента / процесса.Проще говоря, буфер — это смесь слабой кислоты и сопряженного с ней основания или слабого основания и сопряженной с ней кислоты.

Есть два типа буферных растворов…

Кислотный буфер

Кислотные буферные растворы имеют pH менее 7. Обычно он состоит из слабой кислоты и одной из ее солей (часто называемых конъюгатом *). Обычно используемые кислотные буферные растворы представляют собой смесь этановой кислоты и этаноата натрия в растворе, который имеет pH 4,76 при смешивании в равных молярных концентрациях.Вы можете изменить pH буферного раствора, изменив соотношение кислоты к соли или выбрав другую кислоту и одну из ее солей.

Щелочной буфер

Щелочные буферные растворы имеют pH более 7 и состоят из слабого основания и одной из его солей. Очень часто используемый пример щелочного буферного раствора представляет собой смесь аммиака и раствора хлорида аммония. Если бы они были смешаны в равных молярных пропорциях, раствор имел бы pH 9.25.

Как работают буферы?

работают путем нейтрализации любой добавленной кислоты (ионы H +) или основания (ионы OH-) для поддержания умеренного pH, делая их более слабой кислотой или основанием. Рассмотрим пример буфера, состоящего из слабого основного аммиака Nh4 и его сопряженной кислоты Nh5 +. Когда к этой буферной системе добавляется HCl (сильная кислота), дополнительные ионы H +, добавленные в систему, потребляются Nh4 с образованием Nh5 +. Теперь, поскольку все лишние ионы H + заблокированы и образовали более слабую кислоту, Nh5 +, pH системы существенно не изменится.Аналогично, когда к этой буферной системе добавляется NaOH (сильное основание), ион аммония отдает протон основанию, превращаясь в аммиак и воду, нейтрализуя, таким образом, основание без какого-либо значительного изменения pH.

Существует термин, который мы называем «разрушение буферного раствора», который возникает, когда все основание и его сопряженная кислота (в приведенном выше случае Nh4 и Nh5 +) расходуются для нейтрализации добавленной кислоты или основания. Дальнейшее добавление кислоты или основания в буфер быстро изменит его pH.Таким образом, разрушение буфера — это его емкость, или, другими словами, это количество кислоты или основания, которое буфер может поглотить до того, как нарушит свою емкость. Следует отметить, что раствор со слабым основанием имеет более высокую буферную емкость для добавления сильной кислоты, а раствор слабой кислоты имеет более высокую буферную емкость для добавления сильного основания.

* Конъюгированная кислота — это разновидность, образованная за счет усиления протона основанием, тогда как, наоборот, конъюгированная кислота представляет собой разновидность, образованную отщеплением протона от кислоты.

Мы можем понять это с помощью следующего уравнения:

Кислота + Основание ⇌ Конъюгат Основание + Конъюгат Кислота

h3O (л) + Nh4 (г) → OH- (водн. ) + Nh5 + (водн.)

В этом уравнении h3O представляет собой конъюгированную кислоту, а его соответствующее конъюгированное основание представляет собой OH-, в то время как Nh4 и Nh5 + представляют собой основание и пару сопряженных с ним кислот. Здесь следует отметить, что чем сильнее кислота или основание, тем слабее конъюгат и чем слабее кислота или основание, тем сильнее конъюгат.

Что такое буферы и почему они важны? Хроматография сегодня

Контроль переменных в эксперименте или анализе — важный элемент, обеспечивающий точность и повторяемость анализа. Есть много переменных, которые вам, возможно, придется учитывать, как химических, так и физических, во время анализа. Например, такой переменной, как температура, можно управлять с помощью духовки или водяной бани.

При добавлении небольших количеств пробы в растворитель вы можете вызвать химические изменения, например изменение pH. Это может привести к дальнейшим изменениям, таким как изменение растворимости и осаждение образца. Хотя в химическом стакане это может раздражать — представьте, если это происходит в хроматографической колонке. Итак, как мы можем контролировать такую ​​переменную, как pH?

Буфер — это просто то, что сопротивляется изменениям, а буферный раствор — это раствор, который сопротивляется изменениям pH раствора при добавлении небольших количеств кислоты или щелочи. Так, например, в ВЭЖХ, если добавление образца к подвижной фазе может изменить pH, к подвижной фазе может быть добавлен буфер, чтобы противостоять изменениям pH, что дает аналитику возможность контролировать pH.

Ионы в растворе, вызывающие изменение pH, — это ионы водорода (H ⁺ ) или ионы гидроксида (OH ^— ). Добавление H ⁺ увеличивает концентрацию ионов водорода, что снижает pH; OH ^— соединяется с H ⁺ в растворе, образуя воду, удаляя ионы водорода, и, таким образом, увеличивает pH. Буферный раствор должен противостоять этим изменениям.

Существует две основные формы буферного раствора: кислотный буфер и щелочной буфер.Хотя разные буферы работают немного по-разному, процесс очень похож. Кислый буфер содержит слабую кислоту (НА) и ее конъюгированное основание (A ^—), щелочной буфер — наоборот. В растворе эти два вида находятся в равновесии, что дает:

HA + H ₂ O ↔ H ₃ O ⁺ + A ^—

Если в раствор добавляется кислота (H ⁺ или H ₃ O ⁺ ), равновесие смещается влево для удаления лишних ионов водорода.Если добавить щелочь, произойдет обратное. В обоих случаях добавленный реагент эффективно удаляется, так как равновесие изменяется, а pH изменяется очень мало. Это пример действия принципа Ле Шателье.

Есть несколько способов изменения pH подвижной фазы. Возможно, наиболее очевидным является случай, когда производится инъекция и образец и подвижная фаза смешиваются, особенно если pH пробы значительно отличается от pH подвижной фазы. Подвижная фаза также может поглощать углекислый газ при стоянии, что делает ее более кислой, подобно тому, как океан поглощает CO ₂ из атмосферы.

pH важен в хроматографии, потому что время удерживания компонентов образца может зависеть от pH. Если pH изменится, изменится время удерживания, что значительно затруднит анализ. Дополнительную информацию в этой области можно найти в статье, в которой подчеркивается важность буферов: Управление селективностью на колонках с цвиттерионным HILIC путем регулирования pH и буфера.

буферных растворов | Безграничная химия

Приготовление буферного раствора с определенным pH

Буфер представляет собой раствор слабой кислоты и конъюгата основания или слабого основания и конъюгата кислоты, используемый для сопротивления изменению pH с добавлением растворенного вещества.

Цели обучения

Опишите свойства буферного раствора.

Основные выводы

Ключевые точки

• Буферные растворы устойчивы к изменению pH из-за наличия равновесия между кислотой (HA) и ее конъюгированным основанием (A-).
• Когда в буфер добавляется немного сильной кислоты, равновесие смещается влево, и концентрация ионов водорода увеличивается меньше, чем ожидалось для количества добавленной сильной кислоты.
• Буферные растворы необходимы в биологии для поддержания правильного pH, необходимого для работы белков.
• Буферы можно приготовить разными способами, создав раствор кислоты и ее конъюгированного основания.

Ключевые термины

• водный : Состоит в основном из воды.
• равновесие : состояние реакции, в котором скорости прямой (реагент к продукту) и обратной (продукт к реагенту) реакций одинаковы.
• pKa : количественный показатель силы кислоты в растворе; слабая кислота имеет значение pKa в приблизительном диапазоне от -2 до 12 в воде, а сильная кислота имеет значение pKa менее примерно -2.

Буферы

Буфер — это водный раствор, содержащий слабую кислоту и ее сопряженное основание или слабое основание и ее сопряженную кислоту.PH буфера меняется очень мало, когда к нему добавляется небольшое количество сильной кислоты или основания. Он используется для предотвращения любого изменения pH раствора, независимо от растворенного вещества. Буферные растворы используются как средство поддержания почти постоянного значения pH в самых разных химических областях. Например, кровь в организме человека представляет собой буферный раствор.

Буферные растворы устойчивы к изменению pH из-за наличия равновесия между кислотой (HA) и ее конъюгированным основанием (A ^— ).{-} [/ латекс]

Когда некоторое количество сильной кислоты (больше H ⁺ ) добавляется к равновесной смеси слабой кислоты и сопряженного с ней основания, равновесие смещается влево в соответствии с принципом Ле Шателье. Это вызывает увеличение концентрации иона водорода (H ⁺ ) на меньшее, чем ожидаемое количество добавленной сильной кислоты. Точно так же, если к смеси добавляется сильное основание, концентрация ионов водорода уменьшается меньше, чем количество, ожидаемое для количества добавленного основания.Это связано с тем, что реакция смещается вправо, чтобы компенсировать потерю H ⁺ в реакции с основанием.

Буферные растворы необходимы в широком спектре приложений. В биологии они необходимы для поддержания правильного pH, необходимого для работы белков; если pH выходит за пределы узкого диапазона, белки перестают работать и могут развалиться. Буфер из угольной кислоты (H ₂ CO ₃ ) и бикарбоната (HCO ₃ ^— ) необходим в плазме крови для поддержания pH в пределах 7.35 и 7,45. В промышленности буферные растворы используются в процессах ферментации и для создания правильных условий для красителей, используемых при окрашивании тканей.

Приготовление буферного раствора

Есть несколько способов приготовить буферный раствор с определенным pH. В первом методе готовят раствор с кислотой и ее конъюгатом основания, растворяя кислотную форму буфера примерно в 60% объема воды, необходимого для получения конечного объема раствора. Затем измерьте pH раствора с помощью зонда pH.PH можно довести до желаемого значения с помощью сильного основания, такого как NaOH. Если буфер состоит из основания и сопряженной с ним кислоты, pH можно регулировать с помощью сильной кислоты, такой как HCl. Как только pH станет правильным, разбавьте раствор до желаемого конечного объема.

pH-зонд : зонд можно вставить в раствор для измерения pH (показание 8,61 в этом примере). Для обеспечения точности датчики необходимо регулярно калибровать с помощью растворов с известным pH.

В качестве альтернативы вы можете приготовить растворы как в кислотной, так и в основной форме раствора.{-}]} {[\ text {HA}]}) [/ латекс]

, где pH — концентрация [H +], pK _a — константа диссоциации кислоты, а [\ text {A} -] и [\ text {HA}] — концентрации конъюгированного основания и исходной кислоты.

Расчет pH буферного раствора

pH буферного раствора можно рассчитать на основе константы равновесия и начальной концентрации кислоты.

Цели обучения

Рассчитайте pH буфера, сделанного только из слабой кислоты.{-}]} {[\ text {HA}]} [/ latex].

Ключевые термины

• равновесие : состояние реакции, в котором скорости прямой (реагент к продукту) и обратной (продукт к реагенту) реакций одинаковы.{-} \ right]} {\ left [\ text {HA} \ right]} [/ латекс]

  Чем больше [H ⁺ ] x [A ^— ], чем [HA], тем больше значение K _a , тем больше благоприятствует образованию H ⁺ и тем ниже pH решение.

  ICE Tables: полезный инструмент для решения проблем равновесия

  Таблицы

  ICE (начальное, изменение, равновесие) являются очень полезными инструментами для понимания равновесия и расчета pH буферного раствора. Они заключаются в использовании начальных концентраций реагентов и продуктов, изменения, которому они подвергаются в ходе реакции, и их равновесных концентраций.+ + \ text {NH} _3 [/ латекс]

  Мы знаем, что изначально имеется 0,0350 M NH ₄ ⁺ и 0,0500 M NH ₃ . Прежде чем реакция произойдет, H ⁺ отсутствует, поэтому она начинается с 0.

  Таблица ICE — исходная : Таблица ICE для буферного раствора Nh5 + и Nh4 с исходными концентрациями.

  Во время реакции NH ₄ ⁺ будет диссоциировать на H ⁺ и NH ₃ . Поскольку реакция имеет стехиометрию 1: 1, количество, которое теряет NH ₄ ⁺ , равно количеству, которое получит H ⁺ и NH ₃ .Это изменение обозначено буквой x в следующей таблице.

  Таблица ICE — изменение : Описывает изменение концентрации, которое происходит во время реакции.

  Следовательно, равновесные концентрации будут выглядеть так:

  Таблица ICE — равновесие : Описывает конечную концентрацию реагентов и продуктов в состоянии равновесия.

  Примените значения равновесия к выражению для K _a .

  [латекс] {5.+]} = \ frac {\ text {x} (0,0500)} {0,0350} [/ латекс]

  Решение для x (H ⁺ ):

  x = [H ⁺ ] = 3,92 x 10 ^-10

  pH = -log (3,92 x 10 ^-10 )

  pH = 9,41

  Уравнение Хендерсона-Хассельбаха

  Уравнение Хендерсона – Хассельбаха связывает измеряемое значение pH раствора с теоретическим значением pKa.

  Цели обучения

  Рассчитайте pH буферной системы, используя уравнение Хендерсона-Хассельбаха.{-}]} {[\ text {HA}]}) [/ latex], где pH — это концентрация [H +], pK _a — константа кислотной диссоциации, а [A ^— ] и [HA ] — концентрации конъюгированного основания и исходной кислоты. +]}) [/ латекс]

  [латекс] \ text {pH} = 9.25+ \ text {log} (\ frac {0.0350} {0.0500}) [/ latex]

  pH = 9,095

  Расчет изменений в буферном растворе

  Изменение pH буферного раствора в ответ на добавление кислоты или основания может быть вычислено.

  Цели обучения

  Рассчитайте конечный pH раствора, полученного добавлением сильной кислоты или основания к буферу.

  Основные выводы

  Ключевые точки

  • Если концентрации слабой кислоты и ее конъюгированного основания в буферном растворе достаточно высоки, то раствор устойчив к изменениям концентрации ионов водорода или pH.
  • Изменение pH буферного раствора с добавлением кислоты или основания можно рассчитать, объединив сбалансированное уравнение для реакции и константу равновесной диссоциации кислоты (K _a ).
  • Сравнение конечного pH раствора с буферными компонентами и без них показывает эффективность буфера в сопротивлении изменению pH.

  Ключевые термины

  • pH : Отрицательное значение логарифма по основанию 10 концентрации ионов водорода, измеренное в молях на литр; мера кислотности или щелочности вещества, которая принимает числовые значения от 0 (максимальная кислотность) до 7 (нейтральная) до 14 (максимальная щелочность).
  • константа диссоциации кислоты : Количественная мера силы кислоты в растворе; обычно записывается как отношение равновесных концентраций продуктов к реагентам.

  Если концентрация раствора слабой кислоты и ее сопряженного основания достаточно высока, то раствор устойчив к изменениям концентрации ионов водорода. Эти решения известны как буферы. Можно рассчитать, как изменится pH раствора в ответ на добавление кислоты или основания к буферному раствору.

  Расчет изменений в буферном растворе, пример 1:

  Раствор 0,050 M в уксусной кислоте (HC ₂ H ₃ O ₂ ) и 0,050 M NaC ₂ H ₃ O ₂ . {+} (\ text {from HCl}) \ rightarrow \ text {HC} _2 \ text {H} _3 \ text {O} _2 [/ латекс]

  Поскольку весь H ⁺ будет израсходован, новые концентрации будут [латекс] [\ text {HC} _2 \ text {H} _3 \ text {O} _2] = 0.{+}]) = 3,00 [/ латекс]

  В отсутствие HC ₂ H ₃ O ₂ и C ₂ H ₃ O ₂ ^— _, та же самая концентрация HCl даст pH 3,00.

  Расчет изменений в буферном растворе, пример 2:

  Буфер с муравьиной кислотой готовят с 0,010 М муравьиной кислоты (HCOOH) и формиата натрия (NaCOOH). K _a для муравьиной кислоты составляет 1,8 x 10 ^-4 . Каков pH раствора? Какой будет pH, если 0.+] [/ latex] и затем вычисляем pH = 3,92. PH повысился с 3,74 до 3,92 при добавлении 0,002 М NaOH.

  Шаг 3:

  Определение pH 0,0020 М раствора NaOH:

  рОН = -log (0,0020)

  рОН = 2,70

  pH = 14 — pOH

  pH = 11,30

  Без буфера: pH = 11,30

  Шаг 4:

  Определение pH буферного раствора, если использовались 0,1000 М растворы слабой кислоты и ее конъюгированного основания и было добавлено такое же количество NaOH:

  Концентрация HCOOH изменится с 0. От 1000 M до 0,0980 M, а концентрация HCOO ^— изменится с 0,1000 M до 0,1020 M.

  [латекс] {\ text {K}} _ {\ text {a}} = \ frac {\ text {x} (0.1020)} {(0.0980)} [/ латекс]

  pH, если использовались концентрации 0,1000 M = 3,77

  Это показывает драматический эффект буфера муравьиной кислоты-формиата в поддержании кислотности раствора, несмотря на добавленное основание. Это также показывает важность использования высоких концентраций буферных компонентов, чтобы не превышалась буферная способность раствора.

  Буферы, содержащие основание и конъюгат кислоты

  Щелочной буфер можно сделать из смеси основания и сопряженной с ним кислоты, но формулы для определения pH принимают другую форму.

  Цели обучения

  Рассчитайте pH щелочной буферной системы, состоящей из слабого основания и сопряженной с ним кислоты.

  Основные выводы

  Ключевые точки

  • pH оснований обычно рассчитывается с использованием концентрации гидроксид-иона (OH ^–), чтобы сначала найти pOH.
  • Формула для pOH: pOH = -log [OH-]. Константа диссоциации основания (Kb) указывает на прочность основания.
  • pH щелочного раствора можно рассчитать с помощью уравнения: pH = 14,00 — pOH.

  Ключевые термины

  • щелочной : с pH выше 7.
  • буферы : Слабая кислота или основание, используемые для поддержания кислотности (pH) раствора около выбранного значения и которые предотвращают быстрое изменение pH при добавлении кислот или оснований в раствор.

  Основание — это вещество, которое снижает концентрацию иона водорода (H ⁺ ) в растворе. В более обобщенном определении Брёнстеда-Лоури гидроксид-ион (OH ^— ) является основанием, потому что это вещество, которое соединяется с протоном. Аммиак и некоторые органические соединения азота могут соединяться с протонами в растворе и действовать как основания Бренстеда-Лоури. Эти соединения обычно являются более слабыми основаниями, чем гидроксид-ион, потому что они имеют меньшее притяжение для протонов. Например, когда аммиак конкурирует с OH ^— за протоны в водном растворе, это удается только частично. Он может объединяться только с частью ионов H ⁺ , поэтому он будет иметь измеримую константу равновесия. Реакции со слабыми основаниями приводят к относительно низкому pH по сравнению с сильными основаниями. Основания варьируются от pH больше 7 (7 нейтрально, как чистая вода) до 14 (хотя некоторые основания больше 14).

  Щелочной буфер может быть изготовлен из смеси основания и его сопряженной кислоты, аналогично тому, как слабые кислоты и их сопряженные основания могут быть использованы для создания буфера.

  Аммиак и ион аммония : Двумерное изображение, изображающее ассоциацию протона (H ⁺ ) со слабым основным аммиаком (NH ₃ ) с образованием его сопряженной кислоты, иона аммония (NH ₄ ⁺ ).

  Расчет pH основы

  pH оснований обычно рассчитывается с использованием концентрации OH ^–, чтобы сначала найти pOH. Это сделано потому, что концентрация H ⁺ не является частью реакции, в то время как концентрация OH ^— участвует.{-}] = {\ text {K}} _ {\ text {w}} [/ latex]

  [латекс] {\ text {log} (\ text {K}} _ {\ text {a}}) + {\ text {log} (\ text {K}} _ {\ text {b}}) = \ text {log} ({\ text {K}} _ {\ text {w}}) [/ latex]

  [латекс] {\ text {pK}} _ {\ text {a}} + {\ text {pK}} _ {\ text {b}} = \ text {p} {\ text {K}} _ { \ text {w}} = 14,00 [/ латекс]

  Значение pH можно рассчитать по формуле:

  [латекс] {\ text {pH} = {14} — \ text {pOH}} [/ latex]

  Слабые основания существуют в химическом равновесии почти так же, как и слабые кислоты.{-}]} {[\ text {N} {\ text {H}} _ {3}]} [/ латекс]

  Основания с большим K _b будут ионизироваться более полно, что означает, что они являются более сильными основаниями. NaOH (гидроксид натрия) является более сильным основанием, чем (CH ₃ CH ₂ ) ₂ NH (диэтиламин), которое является более сильным основанием, чем NH ₃ (аммиак). По мере ослабления оснований значения K _b уменьшаются.

  Пример:

  Рассчитайте pH буферного раствора, состоящего из 0,051 M NH ₃ и 0.{-}]} {[\ text {N} {\ text {H}} _ {3}]} [/ латекс]

  Предполагая, что изменение (x) незначительно до 0,051 M и 0,037 M растворов:

  [латекс] {\ text {K}} _ {\ text {b}} = \ frac {[0,037] [\ text {x}]} {[0,051]} [/ латекс]

  1,8 x 10 ^-5 [латекс] = \ frac {[0,037] [\ text {x}]} {[0,051]} [/ латекс]

  x = [OH ^— ] = 2,48 x 10 ^-5

  рОН = 4,61

  pH = 14 — 4,61 = 9,39

  Буферы

  12.7 Буферы

  Цели обучения

  1. Определить буфер .
  2. Правильно идентифицируйте два компонента буфера.

  Как указано в Разделе 12.4 «Сильные и слабые кислоты, основания и их соли», слабые кислоты относительно распространены даже в пищевых продуктах, которые мы едим. Но иногда мы сталкиваемся с сильной кислотой или основанием, например с кислотой желудка, которая имеет сильно кислый pH 1,7. По определению, сильные кислоты и основания могут производить относительно большое количество ионов H ⁺ или OH ^— и, следовательно, иметь заметную химическую активность.Кроме того, очень небольшое количество сильных кислот и оснований может очень быстро изменить pH раствора. Если бы 1 мл желудочной кислоты [приблизительно 0,1 М HCl (водн.)] Был добавлен в кровоток и не было бы никакого корректирующего механизма, pH крови снизился бы с 7,4 до 4,7 — pH, который не способствует продолжению жизнь. К счастью, в организме есть механизм, сводящий к минимуму такие резкие изменения pH.

  Механизм включает в себя буферный раствор, который сопротивляется резким изменениям pH., раствор, устойчивый к резким изменениям pH. Буферы состоят из определенных пар растворенных веществ: либо слабая кислота плюс соль, полученная из этой слабой кислоты, либо слабое основание плюс соль этого слабого основания. Например, буфер может состоять из растворенных HC ₂ H ₃ O ₂ (слабая кислота) и NaC ₂ H ₃ O ₂ (соль, полученная из этой слабой кислоты). Другой пример буфера — раствор, содержащий NH ₃ (слабое основание) и NH ₄ Cl (соль, полученную из этого слабого основания).

  Давайте используем буфер HC ₂ H ₃ O ₂ / NaC ₂ H ₃ O ₂ , чтобы продемонстрировать, как работают буферы. Если сильное основание — источник ионов OH ^— (водн.) — добавлено к буферному раствору, эти ионы OH ^— будут реагировать с HC ₂ H ₃ O ₂ в кислотной среде. основная реакция:

  HC ₂ H ₃ O ₂ (водн.) + OH ^— (водн.) → H ₂ O (+) + C ₂ H ₃ O ₂ ^— (водн. )

  Вместо того, чтобы резко изменять pH за счет подщелачивания раствора, добавленные ионы OH ^— вступают в реакцию с образованием H ₂ O, поэтому pH не сильно меняется.

  Если сильная кислота — источник ионов H ⁺ — добавлена ​​к буферному раствору, ионы H ⁺ вступят в реакцию с анионом из соли. Поскольку HC ₂ H ₃ O ₂ является слабой кислотой, она мало ионизируется. Это означает, что если в одном растворе присутствуют много ионов H ⁺ и C ₂ H ₃ O ₂ ^— , они объединятся, чтобы образовать HC ₂ H ₃ O ₂ :

  H ⁺ (водн.) + C ₂ H ₃ O ₂ ^— (водн.) → HC ₂ H ₃ O ₂ (водн.)

  Вместо того, чтобы резко изменить pH и сделать раствор кислым, добавленные ионы H ⁺ вступают в реакцию с образованием молекул слабой кислоты.Рисунок 12.2 «Действия буферов» иллюстрирует оба действия буфера.

  Рисунок 12.2 Действия буферов

  Буферы могут реагировать как с сильными кислотами (вверху), так и с сильными основаниями (сбоку), чтобы минимизировать большие изменения pH.

  Буферы из слабых оснований и солей слабых оснований действуют аналогично. Например, в буфере, содержащем NH ₃ и NH ₄ Cl, молекулы NH ₃ могут реагировать с любым избытком ионов H ⁺ , введенным сильными кислотами:

  NH ₃ (водн.) + H ⁺ (водн.) → NH ₄ ⁺ (водн.)

  , тогда как ион NH ₄ ⁺ (водный) может реагировать с любыми ионами OH ^— , введенными сильными основаниями:

  NH ₄ ⁺ (водный) + OH ^— (водный) → NH ₃ (водный) + H ₂ O (ℓ)

  Пример 15

  Какие комбинации соединений могут образовывать буферный раствор?

  1. HCHO ₂ и NaCHO ₂
  2. HCl и NaCl
  3. CH ₃ NH ₂ и CH ₃ NH ₃ Cl
  4. NH ₃ и NaOH

  Решение

  1. HCHO ₂ представляет собой муравьиную кислоту, слабую кислоту, а NaCHO ₂ представляет собой соль, полученную из аниона слабой кислоты (формиат-ион [CHO ₂ ^— ]). Комбинация этих двух растворенных веществ дает буферный раствор.
  2. HCl является сильной кислотой, а не слабой кислотой, поэтому комбинация этих двух растворенных веществ не приведет к образованию буферного раствора.
  3. CH ₃ NH ₂ представляет собой метиламин, который подобен NH ₃ с одним из его атомов H, замещенным группой CH ₃ . Поскольку его нет в таблице 12.2 «Сильные кислоты и основания», мы можем предположить, что это слабое основание. Соединение CH ₃ NH ₃ Cl представляет собой соль, полученную из этого слабого основания, поэтому комбинация этих двух растворенных веществ может образовать буферный раствор.
  4. NH ₃ — слабое основание, но NaOH — сильное основание. Комбинация этих двух растворенных веществ не дает буферного раствора.

  Проверьте себя

  Какие комбинации соединений могут образовывать буферный раствор?

  1. NaHCO ₃ и NaCl
  2. H ₃ PO ₄ и NaH ₂ PO ₄
  3. NH ₃ и (NH ₄ ) ₃ PO ₄
  4. NaOH и NaCl

  Ответы

  1. №
  2. да
  3. да
  4. №

  Буферы подходят только для ограниченного количества добавленной сильной кислоты или основания. Как только любое из растворенных веществ полностью прореагирует, раствор больше не является буфером, и могут произойти быстрые изменения pH. Мы говорим, что буфер имеет определенную емкость — количество сильной кислоты или основания, которому буфер может противодействовать. Буферы, в которых изначально растворено больше растворенного вещества, имеют большую емкость, как и можно было ожидать.

  Кровь человека имеет буферную систему для минимизации экстремальных изменений pH. Один буфер в крови основан на присутствии HCO ₃ ^— и H ₂ CO ₃ [второе соединение — другой способ записать CO ₂ (водный)].При наличии этого буфера, даже если некоторая желудочная кислота попадет прямо в кровоток, изменение pH крови будет минимальным. Во многих клетках организма существует буферная система на основе ионов фосфата.

  Приложение для еды и напитков: кислота, облегчающая боль

  Хотя лекарства — это не совсем «еда и питье», мы их принимаем внутрь, поэтому давайте взглянем на кислоту, которая, вероятно, является наиболее распространенным лекарством: ацетилсалициловую кислоту, также известную как аспирин. Аспирин хорошо известен как болеутоляющее и жаропонижающее (жаропонижающее средство).

  Структура аспирина показана на прилагаемом рисунке. Кислотная часть обведена кружком; именно атом H в этой части может быть отдан, поскольку аспирин действует как кислота Бренстеда-Лоури. Поскольку это не указано в таблице 12.2 «Сильные кислоты и основания», ацетилсалициловая кислота является слабой кислотой. Тем не менее, это все еще кислота, и, учитывая, что некоторые люди ежедневно потребляют относительно большое количество аспирина, его кислая природа может вызвать проблемы со слизистой оболочкой желудка, несмотря на его защиту от собственной желудочной кислоты.

  Рисунок 12.3 Молекулярная структура аспирина

  Атомы в кружке — это кислотная часть молекулы.

  Поскольку кислотные свойства аспирина могут быть проблематичными, многие бренды аспирина предлагают лекарство в форме «забуференного аспирина». В этих случаях аспирин также содержит буферный агент — обычно MgO — который регулирует кислотность аспирина, чтобы минимизировать его кислотные побочные эффекты.

  Каким бы полезным и распространенным ни был аспирин, он официально продавался как лекарство, начиная с 1899 года.Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA), правительственное агентство, отвечающее за надзор за лекарствами и их утверждение в Соединенных Штатах, не было сформировано до 1906 года. Некоторые утверждали, что если бы FDA было сформировано до того, как был введен аспирин, аспирин, возможно, никогда не был получил одобрение из-за возможности побочных эффектов — желудочно-кишечного кровотечения, звонка в ушах, синдрома Рея (проблемы с печенью) и некоторых аллергических реакций. Тем не менее, недавно было объявлено, что аспирин снижает риск сердечных приступов и инсультов, поэтому вполне вероятно, что аспирин никуда не денется.

  Ключевые вынос

  • Буфер — это раствор, устойчивый к резким изменениям pH.

  Упражнения

  1. Определить буфер . Какие два связанных химических компонента необходимы для создания буфера?

  2. Можно ли получить буфер, объединив сильную кислоту с сильным основанием? Почему или почему нет?

  3. Какие комбинации соединений могут образовывать буфер? Допустим, водные растворы.

     1. HCl и NaCl
     2. HNO ₂ и NaNO ₂
     3. NH ₄ NO ₃ и HNO ₃
     4. NH ₄ NO ₃ и NH ₃

  4. Какие комбинации соединений могут образовывать буфер? Допустим, водные растворы.

     1. H ₃ PO ₄ и Na ₃ PO ₄
     2. NaHCO ₃ и Na ₂ CO ₃
     3. NaNO ₃ и Ca (NO ₃ ) ₂
     4. HN ₃ и NH ₃

  5. Для каждой комбинации в упражнении 3, которая представляет собой буфер, запишите химические уравнения для реакций компонентов буфера при добавлении сильной кислоты и сильного основания.

  6. Для каждой комбинации в упражнении 4, которая является буфером, напишите химические уравнения для реакций компонентов буфера при добавлении сильной кислоты и сильного основания.

  7. Полная фосфатная буферная система основана на четырех веществах: H ₃ PO ₄ , H ₂ PO ₄ ^–, HPO ₄ ²⁻ и PO ₄ ³⁻ .Какие различные буферные растворы можно приготовить из этих веществ?

  8. Объясните, почему NaBr не может быть компонентом ни кислотного, ни основного буфера.

  9. Готовятся два раствора, содержащие одинаковые концентрации растворенных веществ. Один раствор состоит из H ₃ PO ₄ и Na ₃ PO ₄ , а другой состоит из HCN и NaCN.Какое решение должно иметь большую емкость в качестве буфера?

  10. Готовятся два раствора, содержащие одинаковые концентрации растворенных веществ. Один раствор состоит из NH ₃ и NH ₄ NO ₃ , а другой состоит из H ₂ SO ₄ и Na ₂ SO ₄ . Какое решение должно иметь большую емкость в качестве буфера?

  ответов

  1. Буфер — это комбинация слабой кислоты или основания и соли этой слабой кислоты или основания.

  5. 3b: сильная кислота: NO ₂ ^— + H ⁺ → HNO ₂ ; сильная основа: HNO ₂ + OH ^— → NO ₂ ^— + H ₂ O; 3d: сильное основание: NH ₄ ⁺ + OH ^— → NH ₃ + H ₂ O; сильная кислота: NH ₃ + H ⁺ → NH ₄ ⁺

  7. Буферы могут быть изготовлены из трех комбинаций: (1) H ₃ PO ₄ и H ₂ PO ₄ ^— , (2) H ₂ PO ₄ ^— и HPO ₄ ²⁻, и (3) HPO ₄ ²⁻ и PO ₄ ³⁻. (Технически буфер можно сделать из любых двух компонентов.)

  9. Фосфатный буфер должен иметь большую емкость.

  Что делает буфер «хорошим»?

  Буферы часто упускаются из виду и считаются само собой разумеющимся лабораторными учеными, пока не настанет день, когда будет обнаружен странный артефакт и его происхождение не будет обнаружено в плохом буфере.

  Самое простое определение буфера — это раствор, который сопротивляется изменениям концентрации ионов водорода в результате внутренних факторов и факторов окружающей среды. Буферы по существу поддерживают pH системы. Эффективный диапазон буферизации буфера является фактором его pK _a , константы диссоциации слабой кислоты в буферной системе. Многие вещи, такие как изменения температуры или концентрации, могут повлиять на pK _a буфера.

  В 1966 году Норман Гуд и его коллеги задались целью определить лучшие буферы для биохимических систем (1).К 1980 году Гуд и его коллеги идентифицировали двадцать буферов, которые установили стандарт для использования в биологических и биохимических исследованиях (2,3). Хорошо сформулировал несколько критериев для выбора этих буферов:

  1. A pK _a от 6 до 8. В большинстве биохимических экспериментов оптимальный pH находится в диапазоне 6–8. Оптимальный диапазон буферизации для буфера — это константа диссоциации для слабокислотного компонента буфера (pK _a ) плюс или минус единица pH.

  2. Растворимость в воде. Биологические реакции, по большей части, происходят в водной среде, и по этой причине буфер должен быть водорастворимым.

  3. Исключение биологическими мембранами. Это не важно для всех биохимических реакций. Однако, если это важный критерий для вашего конкретного эксперимента, полезно помнить, что цвиттерионные буферы (положительные и отрицательные заряды на разных атомах внутри молекулы) не проходят через биологические мембраны.Примеры цвиттерионных буферов включают MOPS и HEPES; Трис- и фосфатные буферы не изомеризуются в цвиттерионы.

  4. Минимальные солевые эффекты. Другими словами, компоненты буфера не должны взаимодействовать или влиять на ионы, участвующие в исследуемых биохимических реакциях.

  5. Минимальное влияние на диссоциацию при изменении температуры и концентрации. Обычно происходит некоторое изменение диссоциации с изменением концентрации. Если это изменение невелико, исходные растворы обычно можно разбавить без изменения pH буфера.Однако при некоторых изменениях буферов концентрация вызывает более резкие изменения в pK _и , и исходные растворы нельзя разбавлять без значительного влияния на pH.

  Например, pH Триса снижается примерно на 0,1 единицы pH на десятикратное разбавление, и pH может резко измениться, если вы разбавите рабочий раствор и окажетесь в пределах оптимального диапазона буферизации Tris (оптимальный диапазон буферизации pH 7,3–9,3). при 20 ° С). Обратите внимание, что Трис не является одним из буферов Гуда.
  
  Изменения температуры также могут быть проблемой, и снова Трис представляет собой предостерегающий пример обычно используемого буфера, поскольку он демонстрирует большой сдвиг диссоциации при изменении температуры. Например, если вы приготовите трис-буфер с pH 7,0 в холодной комнате при 4,0 ° C и проведете реакцию в том же буфере при 37 ° C, pH упадет до 5,95.

  Если у вас есть трис-буфер, приготовленный при 20 ° C с pK _a , равным 8,3, он будет эффективным буфером для многих биохимических реакций (pH 7.3–9.3), но тот же Трис-буфер, используемый при 4 ° C, становится плохим буфером при pH 7,3, поскольку его pK _a сдвигается до 8,8.

  Итак, ответное сообщение: Сделайте буфер той температуры, которую вы планируете использовать. Если ваш эксперимент будет включать изменение температуры, выберите буфер с диапазоном, который может учесть любой сдвиг диссоциации в результате изменения температуры.

  6. Взаимодействие с минеральными катионами четко или полностью отсутствует. Если буфер и катионы в вашей системе реагируют, ваш буфер становится менее эффективным, поскольку он не может обрабатывать дополнительные ионы водорода.Если между буфером и необходимым кофактором образуется комплекс, скажем, катион металла, такого как цинк или магний, ваша реакция также может быть нарушена.

  Например, наличие чрезмерного количества хелатирующего агента в ферментативно управляемой реакции может вызвать проблемы (например, слишком высокая концентрация EDTA при амплификации ПЦР).

  Трис-буфера снова создают проблемы, потому что Трис содержит реактивную аминогруппу. Если вы пытаетесь создать буфер Трис, не содержащий РНКазы, аминогруппа в молекуле Триса будет реагировать с диэтилпирокарбонатом, химическим веществом, обычно используемым для предварительной обработки водных растворов, которые будут использоваться для работы РНК.Итак, не обрабатывайте трис-содержащие растворы с помощью DEPC. HEPES также реагирует на DEPC. (Помните также, что MOPS — гораздо лучший буфер для большинства операций с РНК!)

  Возьмите домашнее сообщение: Буферы не инертны. Будьте осторожны, какие из них вы выбрали .
  

  7. Химическая стабильность. Буфер должен быть устойчивым и не ломаться в рабочих условиях. Он не должен окисляться или подвергаться воздействию системы, в которой он используется. Старайтесь избегать буферов, содержащих участников реакций (например,g., метаболиты).

  8. Поглощение света. Буфер не должен поглощать УФ-свет на длинах волн, которые могут использоваться для считывания в фотометрических экспериментах.

  9. Простота использования. Компоненты буфера должны быть легко доступны и приготовлены.

  Критерии выбора

  Good определяют несколько характеристик буферов для биохимических реакций, которые выдержали испытание временем. Его работа установила стандарт многих преимуществ буферов в биологических исследованиях. Независимо от того, какой буфер вы выберете, вам необходимо учитывать влияние температуры и окружающей среды на буфер и убедиться, что выбранный вами буфер будет совместим с вашей системой.

  Для получения дополнительной помощи посетите Центр ресурсов для студентов. Будь то заливка гелей, изготовление буферов или оптимизация протоколов, мы здесь, чтобы помочь вам во всем, что вам предложит ваша лаборатория.

  Артикул:

  1. Good, N.E., et al. (1966) Буферы с ионами водорода для биологических исследований. Биохимия . 5 (2): 467–77.
  2. Good, N.E. and Izawa, S. (1972) водородно-ионные буферы. Методы Энзимол . 24 : 53–68.
  3. Ferguson, W.J., и др. . (1980) Буферы с ионами водорода для биологических исследований. Анал. Biochem. 104 (2): 300–10.
  Следующие две вкладки изменяют содержимое ниже. Продукты

  Promega используются учеными-биологами, которые задают фундаментальные вопросы о биологических процессах, и учеными, которые применяют научные знания для диагностики и лечения заболеваний, открывают новые методы лечения и используют генетику и тестирование ДНК для идентификации человека. Компания Promega, основанная в 1978 году в Мэдисоне, штат Висконсин, США, имеет филиалы в 16 странах и более 50 мировых дистрибьюторов, обслуживающих 100 стран.

  Нравится:

  Нравится Загрузка …

  Связанные

  В чем используются буферные растворы?

  Полезность буферов

  Буферные растворы — один из наиболее важных типов химических реагентов, используемых в химических исследованиях, биологических исследованиях и промышленности.Их полезность в основном связана с их способностью противостоять изменениям pH. Если вы обратили внимание на уроке естествознания, вы можете вспомнить, что pH — это единица кислотности раствора. Для целей данного обсуждения кислотность может быть определена как концентрация ионов водорода (H +) в растворе. Насколько кислотный раствор влияет на то, какие реакции будут происходить и как быстро. Способность контролировать pH имеет решающее значение для успешного завершения большого количества химических реакций, поэтому буферные растворы имеют огромное количество применений. Но сначала важно понять, как работают буферные решения.

  Кислоты и основания конъюгата

  Буферные растворы обычно представляют собой комбинацию кислоты и ее конъюгированного основания. Как мы узнали выше, кислотность можно определить как концентрацию ионов H + в растворе. Следовательно, кислоты — это соединения, которые выделяют ионы H + в раствор. Если кислоты увеличивают концентрацию H +, значит, противоположности, основания, уменьшают концентрацию H +.

  Когда кислота теряет H +, она создает сопряженное основание.Лучше всего это проиллюстрировать на примере, такого как Ch4COOH (уксусная кислота). Когда Ch4COOH действует как кислота, он диссоциирует на H + и Ch4COO- (ацетат). Ch4COO- является основанием, так как он может принимать H + для образования уксусной кислоты. Таким образом, это конъюгированное основание уксусной кислоты или основание, которое образуется, когда уксусная кислота выделяет ион H +. Поначалу эта концепция кажется сложной, но будьте уверены, что в реальных реакциях выделить сопряженные основания несложно. По сути, это то, что осталось от кислоты после высвобождения иона H +.

  Принцип Ле Шателье и буферы

  Химические реакции обратимы. Взяв нашу реакцию сверху в качестве примера,

  Ch4COOH ——> Ch4COO- и H +

  Ch4COO- и H + (продукты) могут объединяться с образованием Ch4COOH (исходный материал), что мы назвали бы «обратной реакцией. . » Таким образом, реакция может идти вправо или влево, вперед или назад. Принцип Ле Шателье — это правило, согласно которому левая и правая стороны реакции предпочитают определенный баланс или соотношение между собой.В этом случае принцип Ле Шателье в основном гласит, что если вы добавите больше продукта (H + или ацетат), реакция сместится влево (в сторону исходных материалов), и в ответ будет образовываться исходный материал (уксусная кислота).

  Аналогичным образом, если добавляется больше продукта, образуется больше исходного материала. Когда образуется Ch4COOH, H + удаляется из раствора, поскольку он связывается с Ch4COO-, и, таким образом, кислотность раствора не увеличивается. Тот же общий принцип применяется, если добавлено основание, высвобождается больше H + и pH раствора не изменяется.Это метод, с помощью которого буферный раствор или комбинация кислоты и ее конъюгированного основания может противостоять изменениям pH.

  Применение буферных растворов

  Ваше тело использует буферы для поддержания pH крови 7,35-7,45, а также для проведения большого числа биохимических реакций с участием ферментов. Ферменты — это очень сложные соединения, часто требующие точного уровня pH для правильной реакции, и эту роль выполняют органические буферы, производимые вашим организмом. По этой же причине буферы жизненно важны для биолога или химика, проводящего эксперименты в лаборатории.Для того, чтобы изучаемый процесс происходил, часто требуется определенный pH, и буферные растворы — единственный способ обеспечить эти условия.

  Буферные растворы также широко используются в промышленности. Промышленные процессы, требующие буферных растворов, включают ферментацию, контроль процессов окрашивания и производство фармацевтических препаратов.

  No related posts.