Vad är ett buffertmedel?

I syra-baskemi är ett buffertmedel ett ämne som kan användas för att upprätthålla en lösning vid ett konstant pH eller nivå av surhets-alkalinitet.Syror i vattenlösning ger hydronium (H ₃ O ⁺) joner, medan alkalis ger hydroxid (OH ^-) joner.Lösningens pH är ett mått på de relativa koncentrationerna av dessa joner.En lösning som innehåller ett buffertmedel kan, upp till en punkt, absorbera det ytterligare hydronium- eller hydroxidjonerna som införs när en syra eller bas tillsätts utan någon förändring av H ₃ O ⁺/oh ^--förhållandet,och därmed ingen förändring i pH.Naturligt förekommande buffertar finns i biologiska system och buffertmedel har många användningsområden inom kemi och industri.

När en syra upplöstes i vatten kommer det att mdash;I större eller mindre utsträckning mdash;jonisera i H+ -joner och negativt laddade anjoner.H ⁺jonerna kombineras med vatten för att bilda hydroniumjoner (H ₃ O ⁺) och den negativa anjonen kallas konjugatbasen.Vattenhaltig saltsyra bildar till exempel hydroniumjoner och konjugatbasen är kloridjon: HCl + H ₂ O rarr; H ₃ O ⁺ + Cl ^-. Konjugatbasen kan reagera med hydroniumjoner för att omformas syran, men i detta fall är kloridjonen en svag bas, så saltsyra i vatten består avNästan helt av hydroxoniumjoner och kloridjoner, vilket gör det till en stark syra.I en svag syra är emellertid den omvända reaktionen signifikant eftersom konjugatbasen är starkare och därmed är koncentrationen av hydroniumjoner lägre.

En blandning som innehåller ett salt av en svag syra tillsammans med syran från vilken den härleds kan oftaanvändas som ett surt buffertmedel;Saltet säkerställer en riklig tillförsel av syrakonjugatbasen.Starka syror och deras salter är inte användbara som buffertmedel, eftersom ett surt buffertmedel behöver stora mängder av syran för att vara närvarande i icke-joniserad form och eftersom pH, i alla fall, vanligtvis måste upprätthållas vid en nära neutral ellerEndast måttligt surt eller alkaliskt värde.På liknande sätt involverar ett alkaliskt buffertmedel vanligtvis ett salt av en svag alkali tillsammans med själva alkalierna.

Ett enkelt exempel på en sur bufferingslösning är en vattenlösning av ättiksyra och natriumacetat.Ättiksyra är en svag syra, så det mesta kommer inte att joniseras.Vid tillsats av en syra kommer de ytterligare hydroniumjonerna att reagera med acetatjonerna från natriumacetatet, och bildar mer ättiksyra, vilket kommer att förbli mestadels icke-joniserat och så kommer inte att ha stor effekt på pH.När en alkali tillsätts kommer den ytterligare hydroxid (OH ^-) joner att reagera med ättiksyran för att bilda acetatjoner och vatten, och med den mindre mängden hydroniumjoner för att bilda mer vatten, igen med liten effekt på pH.

Levande organismer använder buffertagenter i ett antal roller.Till exempel måste pH -värdet hållas nära 7,4 mdash;något på den alkaliska sidan av neutral.Med tanke på att ett brett utbud av kemikalier med varierande surhet och alkalinitet kan komma in i blodomloppet från mat som intas, är ett buffertmedel nödvändigt för att säkerställa att detta värde upprätthålls.De används i tvättmedel, livsmedel och i bryggning för att säkerställa att pH förblir inom det intervall som krävs av de jäst som ansvarar för jäsning.Schampo fungerar bäst när det är något surt och kommer i allmänhet att innehålla ett buffertmedel för att förhindra förlust av surhet under användning.Buffertar används också mycket inom biologi och biokemi.Varorbuffertar, utvecklade på 1960 -talet av N.E.Bra, är en grupp buffringmedel noggrant utformade inte till istöra biologiska reaktioner.