Kemi Basics: Vad är en buffert?

EN buffert är en lösning som innehåller antingen en svag syra och dess salt eller a svag bas och dess salt, som är resistent mot förändringar i pH. Med andra ord är en buffert en vattenhaltig lösning av antingen en svag syra och dess konjugatbas eller en svag bas och dess konjugatsyra. En buffert kan också kallas en pH-buffert, vätejonbuffert eller buffertlösning.

buffertar används för att upprätthålla ett stabilt pH i en lösning, eftersom de kan neutralisera små mängder av ytterligare syrabaser. För en given buffertlösning finns det ett fungerande pH-intervall och en fast mängd syra eller bas som kan neutraliseras innan pH kommer att förändras. Mängden syra eller bas som kan sättas till en buffert innan pH-värdet ändras kallas dess buffertkapacitet.

De Henderson-Hasselbalch-ekvation kan användas för att mäta det ungefärliga pH-värdet för en buffert. För att använda ekvationen matas in den initiala koncentrationen eller den stökiometriska koncentrationen i stället för jämviktskoncentrationen.

Den allmänna formen för en kemisk buffertreaktion är:

HA ⇌ H⁺ + A⁻

• blod - innehåller ett bikarbonatbuffersystem
• TRIS-buffert
• Fosfatbuffert

Som nämnts är buffertar användbara över specifika pH-intervall. Här är exempelvis pH-intervallet för vanliga buffertmedel:

När en buffertlösning framställs justeras lösningens pH för att få det inom rätt effektiva intervall. Typiskt tillsätts en stark syra, såsom saltsyra (HCl) för att sänka pH hos sura buffertar. En stark bas, såsom natriumhydroxidlösning (NaOH), tillsätts för att höja pH för alkaliska buffertar.

För att förstå hur en buffert fungerar, överväga exemplet på en buffertlösning som gjorts genom att lösa natriumacetat i ättiksyra. Ättiksyra är (som du kan säga från namnet) en syra: CH₃COOH, medan natriumacetatet dissocieras i lösning för att ge konjugatbasen, acetatjoner av CH₃KUTTRA^-. Ekvationen för reaktionen är:

CH₃COOH (aq) + OH^-(aq) ⇆ CH₃KUTTRA^-(aq) + H₂O (aq)

Om en stark syra sätts till denna lösning neutraliserar acetatjonen den:

CH₃KUTTRA^-(aq) + H⁺(aq) ⇆ CH₃COOH (aq)

Detta förskjuter jämvikten i den initiala buffertreaktionen och håller pH stabilt. En stark bas, å andra sidan, skulle reagera med ättiksyra.

De flesta buffertar arbetar över ett relativt smalt pH-intervall. Ett undantag är citronsyra eftersom den har tre pKa-värden. När en förening har flera pKa-värden blir ett större pH-område tillgängligt för en buffert. Det är också möjligt att kombinera buffertar, förutsatt att deras pKa-värden är nära (avviker med 2 eller mindre), och justerar pH med stark bas eller syra för att nå önskat intervall. Till exempel framställs McIvaines buffert genom att kombinera blandningar av Na₂PO₄ och citronsyra. Beroende på förhållandet mellan föreningarna kan bufferten vara effektiv från pH 3,0 till 8,0. En mix av citronsyra, borsyra, monopotassiumfosfat och dietyl barbituinsyra kan täcka pH-intervallet från 2,6 till 12!

• En buffert är en vattenlösning som används för att hålla pH i en lösning nästan konstant.
• En buffert består av en svag syra och dess konjugatbas eller en svag bas och dess konjugatsyra.
• Buffertkapacitet är mängden syra eller bas som kan tillsättas innan buffertens pH-värde förändras.
• Ett exempel på en buffertlösning är bikarbonat i blod, vilket upprätthåller kroppens inre pH.

• Butler, J. N. (1964). Ionic Equilibrium: A Matematical Approach. Addison-Wesley. s. 151.
• Carmody, Walter R. (1961). "Lätt förberedd brett sortiment buffertserie". J. Chem. Educ. 38 (11): 559–560. doi:10,1021 / ed038p559
• Hulanicki, A. (1987). Reaktioner av syror och baser i analytisk kemi. Översatt av Masson, Mary R. Horwood. ISBN 0-85312-330-6.
• Mendham, J.; Denny, R. C.; Barnes, J. D.; Thomas, M. (2000). "Bilaga 5". Vogels lärobok för kvantitativ kemisk analys (5: e upplagan). Harlow: Pearson Education. ISBN 0-582-22628-7.
• Scorpio, R. (2000). Grunder för syror, baser, buffertar och deras tillämpning på biokemiska system. ISBN 0-7872-7374-0.