Kjemikeren svarer

Hva er en buffer?

Spørsmål - fra Helle:
Hei. Kan noen forklare meg hva en buffer er?

Svar fra Jorunn Sletten

En buffer består av en løsning som inneholder en blanding av en svak syre og den korresponderende basen (eller en blanding av en svak base og den korresponderende syren).

En bufferløsning motsetter seg pH-forandring ved tilsetting av moderate mengder syre eller base. Dette styres av likevekten HA +H2O <--> H3O+ + A-, hvor HA er den svake syren og A- den korresponderende basen. Dersom vi setter en sterk syre til denne løsningen, vil den reagere med basen A- og gi HA, mens H3O+ konsentrasjonen nesten ikke endrer seg. Likedan, hvis vi tilsetter en sterk base, vil denne reagere med syren HA og føre til dannelse av A-, mens H3O+ konsentrasjonen forblir nesten uforandret.

Bufferkapasiteten (evnen til å motstå pH forandring) er best når bufferløsningen inneholder omtrent like stor konsentrasjon av den svake syren og den korresponderende basen. Hvis forholdet mellom de to konsentrasjonene er lavere enn 1/10 eller større enn 10/1 vil bufferkapasiteten være svært dårlig.

pH i en bufferløsning kan beregnes ut fra

bufferligningen: pH = pKa + log([A-]/[HA]),

der Ka er syrekonstanten for den svake syren, og [HA] og [A-] er konsentrasjonene av hhv den svake syren og den korresponderende basen.

pH i en bufferløsning som inneholder samme konsentrasjon av HA og A- vil altså ha en pH lik pKa verdien for HA.

Med utgangspunkt i blandinger der NaHCO3 er den ene komponenten kan man få bufferløsninger som bufrer i to ulike pH områder.

Dette fordi HCO3- både er den korresponderende basen til den svake syren H2CO3

1) H2CO3 + H2O <--> H3O+ + HCO3- syrekonstant Ka1 = 4.46 x 10-7, pKa1 = 6.35,

og selv er en svak syre med korresponderende base CO32-

2) HCO3- + H2O<--> H3O+ + CO32- syrekonstant Ka2 = 4.67 x 10-11, pKa2 = 10.33.

En blanding av like mengder (i mol) NaHCO3 og Na2CO3 vil altså gi en buffer i det basiske området, pH rundt 10.3. Ved å variere forholdet mellom [A-] og [HA] kan man lage løsninger som bufrer i området 10.3 ± 1.0.

En blanding av NaHCO3 og en oppløsning mettet med CO2 kan derimot virke som buffer i svakt surt/nøytralt/svakt basisk område. (H2CO3 i ligning nr 1 skal forstås som summen av CO2 og H2CO3 tilstede i en løsning CO2(aq) + H2O <--> H2CO3(aq)).

Bufferligningen er en tilnærmet ligning som bare gjelder for løsninger der pH er bestemt av en likevekt, syren må være svak (pKa større enn 3), og konsentrasjonene av syre og korresponderende base forholdsvis store.

For en løsning av bare NaHCO3 i vann gjelder ikke bufferligningen, ettersom to likevekter er involvert, en der HCO3- virker som svak base og en der HCO3-- virker som svak syre:

HCO3- + H2O <--> H2CO3 + OH- der HCO3- opptrer som base

og HCO3- + H2O <--> H3O+ + CO32- der HCO3- opptrer som syre.

For et slikt system må vi i stedet finne H3O+ konsentrasjonen ut fra ligningen

[H3O+] = √(Ka1Ka2). Dvs. pH = 0.5•(pKa1 + pKa2)

Denne ligningen er også en tilnærming og vil være gyldig for en ren løsning av en amfolytt (her NaHCO3 ) med konsentrasjon over ca 0.1 mol/L .

Setter vi inn syrekonstantene listet ovenfor gir det pH = 8.34.

(Vist 33499 ganger.)

Emne(r): buffer, pH,

Vis alle emner