Главная | Обратная связь

Применение буферных растворов в химическом анализе

Буферные растворы

Если к разбавленному р-ру сильных кислот или оснований добавлять воду, кислоты или щелочь, то происходит резкое изменение рН. В смесях водных р-ров слабых кислот и их солей, а также в смесях слабых оснований и их солей, концентрация ионов водорода и гидроксида зависит не от самих их кол-ств, а от соотношения кислоты или основания и их солей.

Т.о. концентрация ионов Н⁺ в таких смесях не зависит от степени их разбавления.

Св-во некоторых р-ров сохранять неизменную концентрацию ионов Н⁺ при разбавлении, а также при добавлении к ним небольших кол-в сильных кислот или щелочей называется буферным действием.

Буферные (системы) р-ры – р-ры содержащие одновременно какую-либо слабую кислоту и ее соль или какое-либо слабое основание и его соль и оказывающее буферное действие. Буферные р-ры можно рассматривать, как смесь электролитов, имеющих одноименные ионы.

В присутствии в р-ре слабой кислоты или слабого основания и их солей уменьшается влияние разбавления или действия других кислот и оснований на рН р-ра.

Пример буферных р-ров: уксусная кислота + ацетат натрия; карбонат натрия + гидрокарбонат натрия; аммиак + хлорид аммония.

Буферные р-ры, содержащие слабые кислоты и их соли имеют рН<7. Буферные р-ры, содержащие слабые основания и их соли имеют рН<7 (щелочная реакция).

Перечень буферных р-ров, кот чаще всего используются в аналитической химии:

1. Ацетатный буфер – смесь уксусной кислоты

2. Аммонийный буфер

3. Гидрофтолат калия + хлористоводородная кислота

4. NaOH + едкий натр (рН от 4 до 7)

5. Гидрофосфат натрия + дегидрофосфат натрия (рН от 5,8 до 8)

6. Триэтаноламин + хлористоводордная кислота (рН от 7 до 8,6)

7. Борная кислота + тетраборат натрия (рН от 7,5 до 9)

8. Гидрокарбонат натрия + карбонат натрия (рН от 9,2 до 11,4)

 

Сущность буферного действия

Действия буферных р-ров основаны на том, что отдельные компоненты буферных систем связывают ионы водорода или гидроксила вводимых в них кислот или оснований, с образованием слабых электролитов.

СН₃СООН+ СН₃СООNa

NaСН₃СОО+ Н⁺→Na + СН₃СООН ; СН₃СООН + ОН⁻→ СН₃СОО⁻ + Н₂О, где СН₃СООН и Н₂О – слабые электролиты.

Константа рН при разбавлении буферных систем вызвана тем, что для слабых электролитов с увеличением степени разбавления или с уменьшением концентрации возрастает степень диссоциации.

Буферная емкость – предельное кол-во кислоты или основания определенной концентрации, кот можно добавить к 1 литру буферного р-ра, чтобы значение рН его изменилось только на 1.

Применение буферных растворов в химическом анализе

Буферные р-ры применяют в хим-ом анализе в том случае, когда по условиям опыта хим-ая реакция должна протекать при соблюдении точного значения рН, не меняющейся при разбавлении р-ра или при добавлении к нему других реагентов.

Например, при проведении реакции окисления и восстановления при осаждении сульфидов гидроксил карбонатов, хроматов, фосфатов и тд.

Ех:1) Ацетатный буфер применяют при осаждении осадков неосаждаемых кислых или щелочных р-ров.

2) Аммиачноамонийный буфер применяют при осаждении карбонатов бария, стронция, кальция и отделение их от ионов магния при осаждении сульфидов никеля, кобальта, цинка, марганца, железа, а также при выделении гидроокиси алюминия, хрома, бериллия, титана, циркония, железа и тд.

3) Формиантный буфер рН2 – смесь муравьиной кислоты + формиант натрия. Применяется при отделении ионов цинка, осаждаемых в виде сульфида в присутствии ионов кобальта, никеля, марганца, железа, алюминия, хрома.

4) Фосфатный буфер – реакции окисления и восстановления.