Буферные растворы
Буферными называют растворы, рН которых не изменяется при разбавлении или добавлении небольших количеств сильной кислоты или сильного основания. Буферный раствор состоит из растворенных в воде слабой кислоты и ее соли, например, СН3СООН и СН3ССОNa, или из слабого основания и его соли, например, NH4OH и NH4Cl. Из слабых многоосновных кислот и их кислых солей также можно приготовить буферные системы, например, Н3РО4 – NaH2PO4 или Значения рН буферного раствора, состоящего из слабой кислоты и ее соли, рассчитывают по формуле (2.6.1): рН= рКНА - lg , (2.6.1) где СНА и СВА – молярные концентрации кислоты и соли соответственно в буферном растворе, моль/л; КНА – константа диссоциации кислоты. Из уравнения (2.6.1) следует, что значения рН буферных растворов зависит только от отношения общих концентраций компонентов раствора и не зависит от разбавления (до определенных пределов). При изменении объема раствора концентрация каждого компонента изменяется в одинаковое число раз, а отношение концентраций не изменяется. При условии СНА= СВА отношение =1 и lg =0, то есть, рН= рКНА. Для буферных растворов, состоящих из слабого основания ВОН и его соли ВА, значение рН рассчитывают по формуле (2.6.2): рН=14 - рКВОН + lg (2.6.2) Величину буферного действия характеризуют с помощью буферной емкости, равной количеству вещества эквивалентов сильной кислоты или сильного основания, которое нужно добавить к 1 литру буферного раствора, чтобы изменить рНна единицу. Буферная емкость измеряется в моль экв./л или в ммоль экв./л. Буферная емкость зависит от природы и общих концентраций компонентов буферного раствора, а также от соотношения их концентраций. Чем больше концентрация компонентов буферного раствора и чем ближе к единице отношение (в случае кислых буферов) и (в случае основных буферов), тем больше буферная емкость. Буферная емкость максимальна, когда вышеприведенные отношения равны единице. Пусть Б – буферная емкость, а и b – количество вещества эквивалентов соответственно кислоты (НCl) и основания (NaOH), тогда справедливы формулы (2.6.3) и (2.6.4): (2.6.3) , (2.6.4) где – изменение рН при добавлении данного количества кислоты или основания; Cн(HCl) и Cн(NaOH) – нормальные концентрации кислоты и основания соответственно, моль экв./ л; VHCl, VNaOH, Vb – объемы кислоты, щелочи и буферного раствора соответственно, л; 1000 – коэффициент пересчета для того случая, когда буферная емкость измеряется в ммоль экв./л.
|