Заказ №38812

Почему буферные растворы препятствуют изменению pH раствора? Что является основным доказательством того, что данный раствор проявляет буферное действие? Каково биологическое значение буферных смесей? Приведите примеры буферных растворов, встречающихся в живых организмах. Рассчитайте pH буферного раствора по данным таблицы (концентрация кислоты и соли одинаковы) или соотношение объемов растворов кислоты и соли (концентрации равные) в буферной смеси с величинами pH, представленными в таблице. № задачи Буферная смесь Количество кислоты, мл Количество соли, мл pH буферной смеси 28 ацетатная 4 ? 4,78 Дано: V(CH3COOH)=4мл рН=4,78 С(CH3COOH)=С(CH3COONa) Найти: V(CH3COONa)=?мл

Решение:

1. Протолитическими буферными системами называются растворы, сохраняющие постоянное значение pH как при добавлении кислот и щелочей, так и при разведении. Способность некоторых растворов сохранять неизменной концентрацию ионов водорода получила название буферного действия, которое является основным механизмом протолитического гомеостаза. Буферные растворы - это смеси слабого основания или слабой кислоты и их соли. В буферных растворах главными «действующими» компонентами являются донор и акцептор протонов, согласно теории Брёнстеда, или донор и акцептор электронной пары, согласно теории Льюиса, представляющие собой кислотно-основную пару. По принадлежности слабого электролита буферной системы к классу кислот или оснований и по типу заряженной частицы они делятся на три типа: кислотный, основной и амфолитный. Раствор, содержащий одну или несколько буферных систем, называется буферным раствором. Буферные растворы можно приготовить двумя способами: • частичной нейтрализацией слабого электролита сильным электролитом: CH3COOH(избыток)+NaOH NH3+HCl • смешиванием растворов слабых электролитов с их солями (или двух солей): CH3COOH и CH3COONa; 416 NH3 и NH4Cl; NaH2PO4 и Na2HPO4. Причина возникновения в растворах нового качества - буферного действия - заключается в совмещении нескольких протолитических равновесий: Воснование + Н + ↔ ВНсопряженная кислота + НАкислота ↔ Н + + А − сопряженное основание Сопряженные кислотно-основные пары B/BH+ и A- /HA называют буферными системами. В соответствии с принципом Ле Шателье добавление в раствор слабой кислоты HB + H2O ↔ H3O + + Bсильной кислоты или соли, содержащей анионы B- , происходит процесс ионизации, смещающий равновесие влево (эффект общего иона) B - + H2O ↔ HB + OH- , а добавление щелочи (OH- ) - вправо, так как вследствие реакции нейтрализации уменьшится концентрация ионов гидроксония. При совмещении двух изолированных равновесий (ионизации кислоты и гидролиза по аниону) оказывается, что процессы, которые в них будут протекать при воздействии одних и тех же внешних факторов (добавлении ионов гидроксония и гидроксид-ионов), разнонаправлены. Кроме того, концентрация одного из продуктов каждой из совмещенных реакций влияет на положение равновесия другой реакции. Протолитическая буферная система представляет собой совмещенное равновесие процессов ионизации и гидролиза. Уравнение буферной системы выражает зависимость pH буферного раствора от состава буферной системы: рН = рКа + 𝑙𝑔 𝐶(основания) 𝐶(кислоты) Анализ уравнения показывает, что величина pH буферного раствора зависит от природы веществ, образующих буферную систему, соотношения концентрации компонентов и температуры (так как от нее зависит величина pKa). Кислотные буферные системы представляют собой смесь слабой кислоты HB (донор протона) и ее соли B- (акцептор протона). Они, как правило, имеют кислую среду (pH <7). Гидрокарбонатная буферная система (зона буферного действия pH 5,4-7,4) - смесь слабой угольной кислоты H2CO3 (донор протона) и ее соли HCO3 - (акцептор протона). Гидрофосфатная буферная система (зона буферного действия pH 6,2-8,2) - смесь слабой кислоты H2PO4 - (донор протона) и ее соли HPO4 2- (акцептор протона).