Τι είναι ένας παράγοντας buffering;
Στη χημεία βάσης οξέος, ένας παράγοντας buffering είναι μια ουσία που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να διατηρήσει ένα διάλυμα σε σταθερό pH ή επίπεδο οξύτητας-αλκαλικότητας.Τα οξέα σε υδατικό διάλυμα παρέχουν ιόντα υδρογονίου (Η 3 o +), ενώ τα αλκάλια παρέχουν ιόντα υδροξειδίου (OH -).Το ρΗ του διαλύματος είναι ένα μέτρο των σχετικών συγκεντρώσεων αυτών των ιόντων.Ένα διάλυμα που περιέχει έναν παράγοντα ρυθμίσεων μπορεί, μέχρι ένα σημείο, να απορροφήσει τα πρόσθετα ιόντα υδρονίου ή υδροξειδίου που εισάγονται όταν προστίθεται ένα οξύ ή βάση χωρίς καμία αλλαγή στην αναλογία H 3 o +/oh
+
) και το αρνητικό ανιόν είναι γνωστό ως συζευγμένη βάση.Το υδατικό υδροχλωρικό οξύ, για παράδειγμα, σχηματίζει ιόντα υδρονίου και η βάση συζευγμένου είναι το ιόν χλωριούχου: HCl + H2 O Rarr; H
3o + + cl - Η βάση συζευγμένων μπορεί να αντιδράσει με ιόντα υδρονίου για να επαναπροσδιορίσει το οξύ, αλλά σε αυτή την περίπτωση το ιόν χλωριούχου είναι μια αδύναμη βάση, οπότε το υδροχλωρικό οξύ συνίσταταιΣχεδόν εξ ολοκλήρου από ιόντα υδροξονίου και ιόντα χλωριούχου, καθιστώντας το ισχυρό οξύ.Σε ένα αδύναμο οξύ, ωστόσο, η αντίστροφη αντίδραση είναι σημαντική επειδή η συζευγμένη βάση είναι ισχυρότερη και έτσι η συγκέντρωση ιόντων υδρονίου είναι χαμηλότερη.να χρησιμοποιηθεί ως όξινος παράγοντας buffering.Το αλάτι εξασφαλίζει μια άφθονη παροχή της συζευγμένης βάσης του οξέος.Τα ισχυρά οξέα και τα άλατά τους δεν είναι χρήσιμα ως παράγοντες ρυθμίσεων, καθώς ένας όξινος παράγοντας ρυθμιστικού χρειάζεται μεγάλες ποσότητες του οξέος που υπάρχει σε μη ιονοποιημένη μορφή και επειδή το ρΗ, σε κάθε περίπτωση, συνήθως πρέπει να διατηρείται σε σχεδόν ουδέτερο ήΜόνο μέτρια όξινη ή αλκαλική τιμή.Παρομοίως, ένας αλκαλικός παράγοντας ρυθμιστικού συνήθως περιλαμβάνει ένα άλας ενός αδύναμου αλκάλου μαζί με το ίδιο το αλκαλικό. Ένα απλό παράδειγμα ενός όξινου ρυθμιστικού διαλύματος είναι ένα υδατικό διάλυμα οξικού οξέος και οξικού νατρίου.Το οξικό οξύ είναι ένα αδύναμο οξύ, οπότε το μεγαλύτερο μέρος του δεν θα ιονιστεί.Κατά την προσθήκη ενός οξέος, τα πρόσθετα ιόντα υδρονίου θα αντιδράσουν με τα οξικά ιόντα από το οξικό νάτριο, σχηματίζοντας περισσότερο οξικό οξύ, το οποίο θα παραμείνει ως επί το πλείστον μη ιονισμένο και έτσι δεν θα έχει μεγάλη επίδραση στο ρΗ.Όταν προστίθεται ένα αλκαλικό, τα πρόσθετα ιόντα υδροξειδίου (OH -
) θα αντιδράσουν με το οξικό οξύ για να σχηματίσουν ιόντα οξικού και νερό και με τη μικρότερη ποσότητα ιόντων υδρονίου για να σχηματίσουν περισσότερο νερό, και πάλι με ελάχιστη επίδραση στο ρΗ.Οι ζωντανοί οργανισμοί χρησιμοποιούν buffering παράγοντες σε διάφορους ρόλους.Για παράδειγμα, το pH του αίματος πρέπει να διατηρείται κοντά στο 7.4 mdash.ελαφρώς στην αλκαλική πλευρά του ουδέτερου.Δεδομένου ότι μια ευρεία ποικιλία χημικών ουσιών ποικίλης οξύτητας και αλκαλικότητας μπορεί να εισέλθει στην κυκλοφορία του αίματος από τα τρόφιμα που απορροφάται, είναι απαραίτητος ένας παράγοντας buffering για να διασφαλιστεί ότι αυτή η τιμή διατηρείται.Αυτό επιτυγχάνεται με ένα συνδυασμό καρβονικού οξέος (H 2 Co 3 ) και ιόντων ανθρακικού υδρογόνου (HCO 3 -).Χρησιμοποιούνται σε απορρυπαντικά, σε τρόφιμα και στη ζυθοποιία για να εξασφαλιστεί ότι το pH παραμένει εντός του εύρους που απαιτούνται από τις ζυμομύκητες που είναι υπεύθυνες για τη ζύμωση.Το σαμπουάν λειτουργεί καλύτερα όταν είναι ελαφρώς οξύ και θα περιέχει γενικά έναν παράγοντα buffering για να αποφευχθεί η απώλεια οξύτητας κατά τη χρήση.Τα buffer χρησιμοποιούνται επίσης πολύ στη βιολογία και τη βιοχημεία.Τα buffer του Good, που αναπτύχθηκαν στη δεκαετία του 1960 από το N.E.Καλά, είναι μια ομάδα παραγόντων buffering που έχουν σχεδιαστεί προσεκτικάπαρεμβαίνει στις βιολογικές αντιδράσεις.