Механизм действия буферной системы

Свойство буферной смеси сохранять постоянным рН основано на взаимодействии компонентов буферной смеси с добавленой сильной кислотой или сильным основанием с образованием малодиссоциированных соединений.

В результате этого взаимодействия происходит связывание вводимых Н⁺ или ОН^- ионов в молекулы слабых электролитов.

В кровь попала кислота, рН должен понизиться.

HCI + NaHCO₃ = NaCI + H₂CO₃

H⁺ ₊ HCO₃^- = H₂CО₃

В кровь попала щелочь, рН должен увеличиться.

NaOH + H₂CO₃ = H₂O + NaHCO₃

OH^- + H₂CO₃ = H₂O + HCO₃^-

Добавленные ОН^- ионы связались в малодиссоциированное соединение – молекулу воды.

рН = рК _{кислоты} – lg

При разбавлении рН не меняется,так как знаменатель и числитель изменяются в одно и тоже число раз.

РН некоторых биологических жидкостей.

Желудочный сок 1,85 0,15

Кишечный сок 6,4 0,4

Слюна 6,6 0,3

Желчь 6,9 0,4

Плазма артериальной крови 7,4 0,04

Сок поджелудочной железы 7,65 0,55

Слезная жидкость 7,7 0,1

Моча 5,8

Кожа 5,7

Буферные растворы отличаются буферной емкостью, т.к. компоненты буферной смеси расходуются и при добавлении большого количества сильной кислоты или щелочи рН может изменяться.

Буферная емкость – это количество моль сильной кислоты (или основания), которое надо прибавить к 1л буферной смеси, чтобы изменить её рН на единицу.

Чем большее число моль кислоты или щелочи можно добавить, тем более ёмкий буфер.

Буферная ёмкость зависит от концентрации компонентов, чем больше концентрация, тем больше буферная ёмкость.

Расчёт рН буферного раствора

CH₃COOH

CH₃COONa

CH₃COOH ↔ H⁺ + CH₃COO^-

V₁= к₁ [CH₃COOH]

V₂= к₂ [H⁺][CH₃COO^-]

Диссоциация уксусной кислоты в присутствии ацетат-ионов подавляется

[CH₃COO^-] = [CH₃COO^-]_cоль + [CH₃COO^-]_{кислоты}

[H⁺] = K

pH = pK – lg

pH+pOH = 14

Способы выражения концентрации растворов.

«Методическое указание по использованию международной системы единиц СИ при решении задач в курсе аналитической химии по способам вычисления концентрации растворов» (стр. 14-18).

Эквивалент, фактор эквивалентности, молярная масса эквивалента, молярная концентрация эквивалента.

Эквивалентом называется условная частица, которая равноценна по химическому действию одному иону водорода в кислотно-основных реакциях или одному электрону в окислительно-восстановительных реакциях.

Фактор эквивалентности f_экв(х) – это математическое число, обозначающее какая доля условной частицы реагирует с одним ионом водорода (Н⁺) в данной кислотно-основной реакции или с одним электроном в данной окислительно-восстановительной реакции.

Молярная масса эквивалента вещества х – масса одного моля эквивалента этого вещества, равная произведению фактора эквивалентности на молярную массу вещества х. М(f_экв(x)x)=f_экв(x)∙M(x).

Молярная концентрация эквивалента вещества х (нормальная концентрация) – отношение количества вещества эквивалента в растворе к общему объёму раствора.

С(f_экв(x)x)= п(f_экв(x)x)/V

Фактор эквивалентности зависит от реакции.

В кислотно-основном титровании точную концентрацию НСI (титранта) определяют по буре Na₂B₄O₇ ∙ 10H₂O (первичному стандарту).

Na₂B₄O₇ + 3H₂O = 2H₃BO₃ + 2NaBO₂

2NaBO₂ + 2HCI +2H₂O = 2H₃BO₂ + 2NaCI

Na₂B₄O₇ + 2HCI + 5H₂O = 4H₃BO₃ + 2NaCI

Э_буры = Na₂B₄O₇ ∙ 10H₂O

f_экв =

M ( Na₂В₄O₇ ∙ 10H₂O) = M (Na₂B₄O₇ ∙ 10H₂O)

Э_к-ты = HCI

f_экв = 1

Перманганатометрическое титрование.

Титрант –КМnO₄

Первичный стандарт - щавелевая кислота (Н₂С₂О₄ ∙ 2Н₂О)

MnO₄^ + 8H⁺+5e → Mn²⁺ + 4H₂O 2

Н₂C₂O₄ - 2e → 2CO₂ ⁺ 2Н⁺ 5

2MnO₄^- + 5Н₂C₂O₄ + 16H⁺ = 2Mп²⁺ + 10CO₂ + 8H₂O

Э(KMnO₄) = KMnO₄

f_экв= M ( KMnO₄) = M(KMnO₄)

Э(Н₂С₂О₄ ∙ 2Н₂О) =1/2 ∙ (Н₂С₂О₄ ∙ 2Н₂О)_.

Иодометрическое титрование

I₂ + 2Na₂S₂O₃ = Na₂S₄O₆ + 2NaI

I₂+ 2e → 2I^- 1

2S₂O₃ ^2- - 2e → S₄O₆^-2 1

Э(I₂) = I₂

f=

M ( I₂) = M(I₂)

Na₂S₂O₃ ∙ 5H₂O

Э _{тиосульфата} = 1/1 Na₂ S₂O₃ ∙ 5Н₂O

f = 1/1

M ( Na₂S₂O₃ ∙ 5H₂O) = M (Na₂S₂O₃ ∙ 5H₂O)

Массовая доля

Процентная концентрация

Процентная концентрация показывает сколько грамм вещества содержится в 100 г раствора.

Молярная концентрация

Молярная концентрация показывает сколько моль вещества содержится в 1 литре раствора.

Лекция 6