Буферные смеси Кислотно-основные буферные растворы

Сущность буферного действия

Действие буферных растворов основано на том, что отдельные компоненты буферных смесей связывают ионы водорода или гидроксила вводимых в них кислот и основании с образованием слабых электролитов. Например, если к буферному раствору, содержащему слабую кислоту НАn и соль этой кислоты KtАn, прибавить щелочь, то произойдет реакция образования слабого электролита-воды:

Н⁺ + ОН → Н₂О

Следовательно, если к буферному раствору, содержащему кислоту, прибавить щелочь, то ионы водорода, образующиеся при электролитической диссоциации кислоты НАn, связываются с ионами гидроксила прибавленной щелочи, образуя слабый электролит-воду. Вместо израсходованных ионов водорода, вследствие последующей диссоциации кислоты НАn, появляются новые ионы водорода. В результате прежняя концентрация Н^{+ -} ионов в буферном растворе восстановятся до первоначального значения.

Если к указанной буферной смеси прибавить сильную кислоту, то произойдет реакция:

Н⁺ + Аn ^- → НАn

т.е. Аn ^- ионы, образующиеся при электролитической диссоциации соли КtАn, соединяясь с ионами водорода прибавленной кислоты, образуют молекулы слабой кислоты. Поэтому концентрация ионов водорода от прибавленной сильной кислоты к буферной смеси практически не изменится. Подобным же образом можно объяснить действие других буферных смесей.

Значение рН в буферных растворах
Меняя соотношения и можно получить буферные
растворы, отличающиеся плавным изменением рН от них минимально возможных значений. В водном растворе слабой кислоты

[Н⁺] = √K_HAn * C_HAn

откуда
pH = − lg [Н⁺] = − − lg K_HAn− − lg C_HAn

Но так как K_HAn представляет собой постоянную величину, то ее лучшее представить в виде pK_HAn т.е. показателя константы электролитической диссоциации:

pK_Han = − lg K_HAn.

Тогда получим, что в водном растворе слабой кислоты:

рН = − lg [Н⁺] = − − pK_HAn − − pC_HAn

По мере прибавления к водному раствору слабой кислоты ее соли рН раствора будет меняться.

Согласно уравнению, в растворе, содержащем смесь слабой кислоты и ее соли [Н⁺] = K_Han то

рН = − lg [Н⁺] = − lg K_HAn − lg C_HAn + lg C_KtАn.

Аналогично выводим формулу применительно к слабым основаниям:

[ОН] = √K_KtOH * C_KtOH

pOH = − lg [ОН] = − − lg K_KtOH − − lg C_KtOH

Концентрацию ионов водорода также выражают следующей формулой [Н⁺] =, поэтому

рН = pK_w − (− pK_KtOH − − lg C_KtOH)

Согласно уравнению, в растворе, содержащем смесь слабого основания и его соли

[Н⁺] = т.е. рН = − lg [Н⁺] = − lg K_w + lg K_KtOH − lgC_KtАn + lg C_KtOH.

Нет никакой необходимости запоминать выведенные формулу значении рН, так как они очень легко выводятся путем логарифмирования простых формул, выражающих значение [Н⁺].