Буферная ёмкость – мера устойчивости буферного раствора.

Разные буферные растворы из области буферного действия не в равной мере эффективно противостоят изменению рН в результате добавок сильной кислоты или щёлочи. Мерой устойчивости буферного раствора к указанным выше внешним воздействиям является его буферная ёмкость.

Буферной ёмкостью раствора с заданным значением рН называется число молей эквивалентов сильной кислоты или щёлочи, которые нужно добавить к 1 дм³ данного буферного раствора, чтобы изменить его рН на единицу и обозначается:

по кислоте В_к , моль Н⁺ / дм³ буф. р-ра;

по щёлочи В_щ , моль ОН^- / дм³ буф. р-ра.

Рассчитанную таким образом буферную емкость называют теоретической буферной емкостью.

Буферная ёмкость раствора зависит как от исходного значения рН раствора, так и от абсолютных концентраций (количеств) кислоты и сопряжённого основания в нём. Заметим, что согласно уравнениям (6.1–6.3), величина рН буферного раствора определяется только отношением

и не зависит от абсолютных значений этих величин.

1) зависимость буферной ёмкости от рН представлена на рисунке, из которого видно, что наиболее устойчивы растворы со значением рН близким к рК сопряженной кислоты:

а) кислотный буфер:

б) основный буфер – форма зависимости сохраняется, а экстремум кривой приходится на значение рН = 14 - рК_b.

2) увеличение абсолютных концентраций (количеств) компонентов буферного раствора с одним и тем же значением рН увеличивает их буферную ёмкость.

Если приготовить, например, три буферные системы, которые подчиняются приведённым ниже требованиям:

I		II		III
nк¢	<	nк¢¢	<	nк¢¢¢
nосн ¢	<	nосн¢¢	<	nосн¢¢¢

причём

например

,

то согласно уравнению (2) эти растворы будут иметь одинаковые значения рН, но разную буферную ёмкость: В¢< В²< В²¢.

Экспериментальное определение буферной ёмкости связано с измерением рН буферного раствора на рН – метре до и после внесения добавки сильной кислоты или щёлочи к заданному объёму V_буф.

а) для буферного раствора объёмом V_буф. измеряют рН^(нач), вносят добавку кислоты :

обычно вносят небольшой объём концентрированного раствора сильной кислоты, который практически не изменяет величину V_буф, т.е. V_доб << V_буф; измеряют рН^(кон.) и определяют

½рН ½= ½рН^(кон) - рН^(нач)½.

Найденные величины подставляют в расчётную формулу:

(6.9)

б) аналогично определяют буферную ёмкость по щёлочи:

(6.10)

Расчет теоретической буферной ёмкости по кислоте для данного буферного раствора можно осуществить на основе уравнения (6.7), если положить в нём

pH^(кон) = рН^(нач) – 1,

и далее рассчитать величину добавки кислоты в количестве х моль, которая приведет к уменьшению рН на единицу в буферном растворе, содержащем первоначально n_осн и n_к моль сопряженных основания и кислоты, причем далее эта добавка пересчитывается на 1 дм³ буферного раствора:

где V_буф, см³ – объём буферного раствора содержащего n_осн и n_к моль сопряженных основания и кислоты.

Аналогично проводят расчёт буферной ёмкости по щёлочи с использованием уравнения (6.8), в котором полагают pH^(кон.) = рН^(нач.) + 1. Дальнейший расчёт аналогичен предыдущему.