Co to jest agent buforujący?

W chemii kwasowo-zasadowej środek buforujący jest substancją, którą można zastosować do utrzymania roztworu o stałym pH lub poziomie kania-alkalowości.Kwasy w roztworze wodnym zapewniają jony hydronowe (H ₃ O ⁺), podczas gdy alkaliści zapewniają jony wodorotlenkowe (OH ^-).PH roztworu jest miarą względnych stężeń tych jonów.Roztwór zawierający środek buforujący może, do pewnego punktu, wchłonąć dodatkowe jony hydronowe lub wodorotlenkowe, które są wprowadzane, gdy kwas lub zasada są dodawane bez żadnej zmiany stosunku H ₃ +^/OH -^{,a zatem brak zmian w pH.Naturalnie występujące bufory występują w układach biologicznych, a środki buforujące mają wiele zastosowań w chemii i przemyśle.}

Gdy kwas rozpuszcza się w wodzie, będzie i mdash;W większym lub mniejszym stopniu mdash;jonizuj do jonów H+ i ujemnie naładowane aniony.Jony H

+ ^{łączą się z wodą, tworząc jony hydronowe (H} 3 _O +^{), a anion ujemny jest znany jako podstawa sprzężona.Na przykład wodny kwas chlorowodorowy tworzy jony hydronowe, a podstawa koniugatu jest jon chlorkowy: HCl + H} 2 _{o rarr;} H 3 _O + ^{+ cl} -^. Podstawa sprzężona może reagować z jonami hydronowymi w celu ponownego uformowania kwasu, ale w tym przypadku jon chlorkowy jest słabą zasadą, więc kwas hydrochlorowy w wodzie składa sięPrawie w całości z jonów hydroksoniowych i jonów chlorkowych, co czyni go silnym kwasem.Jednak w słabym kwasie reakcja odwrotna jest znacząca, ponieważ podstawa koniugatu jest silniejsza, a zatem stężenie jonów hydronowych jest niższe.

Mieszanina zawierająca sól słabego kwasu wraz z kwasem, z którego jest często wyprowadzanabyć stosowanym jako kwaśny środek buforujący;Sól zapewnia obfitą podaż zasady sprzężonej kwasu.Silne kwasy i ich sole nie są przydatne jako środki buforujące, ponieważ kwaśny środek buforujący potrzebuje dużych ilości kwasu, który będzie obecny w postaci nieonizowanej i ponieważ pH, w każdym razie, zwykle musi być utrzymywane w prawie neutralnym lubtylko umiarkowanie kwasowa lub alkaliczna wartość.Podobnie, alkaliczny środek buforujący zwykle obejmuje sól słabego alkalicznego wraz z samym alkaliami.

Prostym przykładem kwaśnego roztworu buforowania jest wodny roztwór kwasu octowego i octanu sodu.Kwas octowy jest słabym kwasem, więc większość z nich nie zostanie jonizowana.Po dodaniu kwasu dodatkowe jony hydronowe zareagują z jonami octanu z octanu sodu, tworząc więcej kwasu octowego, który pozostanie w większości nieonizowany, a zatem nie będą miały dużego wpływu na pH.Po dodaniu alkalii dodatkowe jony wodorotlenku (OH

-^{) reagują z kwasem octowym, tworząc jony octanu i wodę, a z mniejszą ilością jonów hydronowych, aby utworzyć więcej wody, ponownie z niewielkim wpływem na pH.}

Organizmy żywe zatrudniają agentów buforujących w wielu role.Na przykład pH krwi musi być utrzymywane blisko 7,4 mdash;lekko po alkalicznej stronie neutralnej.Biorąc pod uwagę, że szeroka gama chemikaliów o różnej kwasowości i zasadowości może wejść do krwioobiegu z żywności, który jest spożywany, niezbędny jest środek buforujący, aby zapewnić utrzymanie tej wartości.Osiąga się to przez połączenie kwasu węglowego (H

2 _CO 3 _{) i węglanu wodoru (HCO} 3 -^).

Środki buforujące są szeroko stosowane w przemyśle i w wielu popularnych produktach.Są one stosowane w detergentach, w żywności i w parze, aby upewnić się, że pH pozostaje w zakresie wymaganym przez drożdże odpowiedzialne za fermentację.Szampon działa najlepiej, gdy jest nieco kwasowy i na ogół będzie zawierał środek buforujący, aby zapobiec utratę kwasowości podczas użytkowania.Bufory są również często stosowane w biologii i biochemii.Bufory towarów, opracowane w latach 60. XX wieku przez N.E.Dobrze, to grupa agentów buforujących starannie zaprojektowanychzakłócać reakcje biologiczne.