Hva er kjemiske buffere?

Hva er kjemiske buffere?


Buffere er meget viktig i mange laboratorieteknikker så vel som i en rekke naturlige biologiske prosesser. Buffering er også brukt i dagligdagse situasjoner, for eksempel ved behandling av vannet i svømmebassenget. Generelt er buffer-løsninger gjør bruk av egenskapene til enten en svak syre eller en svak base. De spesielle egenskapene til disse kjemikalier i løsning tillate dem å motstå endringer i pH når sterkere syrer eller baser legges.

Grunnleggende om Buffere

Buffere er løsninger, nesten alltid basert på vann som oppløsningsmiddel, som viser forholdsvis liten endring i pH-verdien når små mengder av en sterk syre eller base tilsettes. Siden pH-verdien er et mål på surhet eller alkalitet av en løsning, bør tilsetningen av en sterk syre til vann i det vesentlige redusere pH-verdien (det vil si slår vannet surt ved å øke konsentrasjonen av hydrogenioner, eller H +), på samme måte som tilsetningen av en sterk base bør resultere i en økning i pH. Den kjemiske likevekt mellom en svak syre eller en svak base og dens motstykke salt, men virker mot slike endringer i pH.

Kjemiske prinsipper Buffering

En syre er en kjemisk forbindelse som kan gi opp en positiv hydrogenion, H +, og kan sees på som HA hvor H er hydrogenet som går tapt, og A er resten av molekylet. I oppløsning, bare enkelte molekyler av en svak syre bryte fra hverandre for å danne H + og A-. Når en sterk syre tilsettes, H + fra denne syre kombinerer med A- fra den svake syre for å re-skjema HA. Dette bundet den H + fra den sterke syren som ellers ville bevirke at pH-verdien til å falle. Hovedsakelig den samme fremgangsmåte gjelder dersom en base blir tilsatt når en svak base anvendes for å lage bufferoppløsningen.

pH og pKa

Likevekten mellom en svak syre og dens produkter er betegnet med en verdi som kalles Ka, som er lik produktet av konsentrasjonen av H + og A- dividert med konsentrasjonen av det intakte HA. Den negative basis 10 logaritme av denne verdi kalles pKa. En bufferoppløsning er mest nyttig når pKa av den svake syre som anvendes for å lage det er nær den pH-verdi som løsningen er ment å vedlikeholde.

Anvendelser av buffere

Buffere blir ofte brukt i biologi laboratoriearbeid, siden mange enzymer og proteiner, vil bare fungere riktig i et snevert pH-område. En vanlig løsning er fosfatbuffersaltløsning, som bruker fosfatsalter og opprettholder en pH-verdi rundt 7,4. Det er mange andre mulige buffere, som dekker et vidt pH-område. Sitronsyre, for eksempel, kan fremstille buffere med pH-verdi som strekker seg 2,5 til 5,6. Tilsetning av kjemikalier som bikarbonat til svømmebassenger produserer en buffereffekt for å hindre at surt vann og korrosjon av inventar. Blod er også en naturlig bufferoppløsning; den bruker den svake karbonsyre (H2CO3) for å opprettholde en forholdsvis nøytral pH-verdi.