Hva er et bufferingsmiddel?

I syre-base kjemi er et bufferingsmiddel et stoff som kan brukes til å opprettholde en løsning ved konstant pH, eller nivå av surhetsalkalinitet.Syrer i vandig løsning gir hydronium (H ₃ O ⁺) -ioner, mens alkalier gir hydroksyd (OH ^-) -ioner.PH i løsningen er et mål på de relative konsentrasjonene av disse ionene.En løsning som inneholder et bufferingsmiddel kan, opp til et punkt, absorbere det ekstra hydronium- eller hydroksydionene som blir introdusert når en syre eller base tilsettes uten endring av H ₃ O ⁺/OH ^--forholdet,og dermed ingen endring i pH.Naturlig forekommende buffere finnes i biologiske systemer og buffermidler har mange bruksområder innen kjemi og industri.

Når en syre blir oppløst i vann, vil den mdash;I større eller mindre grad mdash;ioniser i H+ -ioner og negativt ladede anioner.H ⁺ionene kombineres med vann for å danne hydroniumioner (H ₃ O ⁺) og den negative anionen er kjent som konjugatbasen.Vandig saltsyre danner for eksempel hydroniumioner og den konjugatbasen er kloridionet: HCl + H ₂ O rarr; H ₃ O ⁺ + Cl ^-. Konjugatbasen kan reagere med hydroniumioner for å danne syren, men i dette tilfellet er kloridionen en svak base, så saltsyre i vann bestårNesten utelukkende av hydrokoniumioner og kloridioner, noe som gjør det til en sterk syre.I en svak syre er imidlertid den motsatte reaksjonen signifikant fordi den konjugatbasen er sterkere og dermed er konsentrasjonen av hydroniumioner lavere.brukes som et surt bufferingsmiddel;Saltet sikrer en rikelig tilførsel av syrene konjugert base.Sterke syrer og saltene deres er ikke nyttige som bufferingsmidler, ettersom et surt bufferingsmiddel trenger store mengder syren for å være til stede i ikke-ionisert form og fordi pH, i alle fall, vanligvis må opprettholdes ved en nesten nøytral ellerBare moderat sur eller alkalisk verdi.Tilsvarende involverer et alkalisk bufferingsmiddel vanligvis et salt av en svak alkali sammen med selve alkalien.

Et enkelt eksempel på en sur buffringoppløsning er en vandig løsning av eddiksyre og natriumacetat.Eddiksyre er en svak syre, så det meste av den vil ikke bli ionisert.Ved tilsetning av en syre vil de ekstra hydroniumionene reagere med acetationene fra natriumacetatet, og danne mer eddiksyre, som stort sett vil forbli ikke-ionisert og derfor ikke ha stor effekt på pH.Når en alkali tilsettes, vil den ekstra hydroksyd (OH

-

) -ionene reagere med eddiksyren for å danne acetate ioner og vann, og med den mindre mengden hydroniumioner for å danne mer vann, igjen med liten effekt på pH. Levende organismer bruker bufferingsmidler i en rekke roller.For eksempel må pH i blodet holdes nær 7,4 mdash;litt på den alkaliske siden av nøytral.Gitt at et bredt utvalg av kjemikalier med varierende surhet og alkalinitet kan komme inn i blodomløpet fra mat som er inntatt, er et bufferingsmiddel nødvendig for å sikre at denne verdien opprettholdes.De brukes i vaskemidler, i matvarer og i brygging for å sikre at pH forblir innenfor området som kreves av gjærene som er ansvarlige for gjæring.Sjampo fungerer best når den er litt syre og vil generelt inneholde et bufferingsmiddel for å forhindre tap av surhet under bruk.Buffere brukes også mye i biologi og biokjemi.Varer buffere, utviklet på 1960 -tallet av N.E.Bra, er en gruppe bufferingsmidler nøye designet for ikke åforstyrre biologiske reaksjoner.