Буферлі ерітінділер

Оңтүстік Қазақстан обылысы
Шардара ауданы
№ 16 колледж студенті   
Орындаған: Т-44 топ студенті Керімбек Назгул Абубакирқызы

 

Еріткіште ерітілтен заттардың протонды беріп, немесе қосып алуын сипаттау үшін протолиттік ілімде қышқылдық және негіздік константа шамаларын енгіздік. Аталған қасиетке ие еріткіштер де осы шама мәніне қарай күшті және әлсіз протолиттер деп сипатталды да, протон беріп не қосып алмайтындары - апротонды еріткіштер - деп аталады.

Енді өзімізге кең танымал су және осы суда ерітілген әлсіз қышқыл немесе негізді өзінің тұзының қатысында қышқылды -  негіздік    қасиеттері қалай өзгеретініне тоқталалық.

Әлсіз қышқыл мен оның өзінің аттас иондас тұзы немесе әлсіз негізбен оның аттас иондас тұзының жұптары буферлі ерітінділер деп аталады.

Мысалы:CH₃COOH+:CH₃COONa;  NH₄Cl+NH₄OH және т.б.

Буферлі ерітінділердің қасиеті - сұйылту барысында немесе шамалап қышқыл - негіздер қосылғанда, олардың сутектік көрсеткіші өзгермей тұрақты болып келеді.

Әлсіз қышқыл және оның түзынан түратын буферлі ерітінділер

Буферлі ерітінділерде сутектік көрсеткіш мәнінің сұйылтқанда немесе қышқыл, негіз қосылғанда тұрақты болып келуі, сол қарастырып отырған жүйеде орнаған қышқылды - негіздік тепе-тендіктің ығысып, сутек иондарының концентрациясын тұрақты етіп тұруынан туындайды.

Мысалы, сірке қышқылымен оның тұзы натрий ацетатының буферлі қоспасына аздаған күшті тұз қышқылын қосалық. Осы арада, тұз қышқылы, буферлі ерітіндідегі орнаған төмендегі тепе-теңдікті ығыстырады:

Ле-Шателье шарты бойынша қосылған тұз қышқылының сутек иондары ацетат иондарымен қосылып, сірке қышқылының тузілу жағына тепе-теңдікті ығыстырады, яғни өзгеріс мына бағытта орын алады:

Ал, хлор иондары натрий иондарымен байланысады, яғни:

Осы буферлі ерітіндіге негіз қосылған жағдайда, сілтінін ОН^- - иондары қышқылмен әрекеттесіп су түзеді, яғни әлсіз қышқылдың тепе-теңдігі диссоциациялану бағытына қарай ығысады:

Қарастырьш отырған мысалымыздан байқағанымыз: буферлі ерітінділерге қосылған қышқыл, сілтінің сутектік көрсеткішті бірден өзгертіп жібермеуі - аз диссоциацияланатын заттың түзіліп, тепе-теңдік ығысумен түсіндіріледі.

Енді, осы сірке қышқылының ионга ыдырауының тепе-теңдік константа өрнегінен, сутектік көрсеткішті анықталық. Ол үшін төмендегідей теңдіктер жазамыз:

Сірке қышқылы әлсіз электролит болғандықтан оның концентрациясын C_қышқ=[CH₃COOH] деп қабылдаймыз. Қышқылмен аттас тұз ионы - ацетат ионның концентрациясы тұз ерітіндісінің концентрациясына  тең, яғни C_тұз=[CH₃COO^-] .   Демек, буферлі ерітінді бойындағы сутек концентрациясы үшін мына тендік орынды:

Мұндағы индекстегі "А" - асіd - қышқыл дегенді білдіреді.

Өзімізге таныс сутектік көрсеткіш түріне келтіріп жазалық:

Мысалы, 50 мл 0,1 молярлы сірке қышқылы және 50 мл 0,1 молярлы натрий ацетатынан қосып алынған 0,1 молярлы 100 мл буферлі ерітіндіге 1 мл 0,1 молярлы тұз қышқылы қосылсын. Осы жүйенің сутектік көрсеткіші қалай өзгеретіндігін есептелік.

Шешімі: Буферлі ерітіндінің сутектік көрсеткішін анықтаймыз:

0,1 молярлы тұз қышқылының ерітіндісінде сутек иондарының концентрациясы [Н⁺] = 0,1 моль/л; рН=1.

Есеп шарты бойынша 1 мл қышқыл қосылғандықтан реакция нәтижесінде жүйеде 51 мл қышқыл 49 мл натрий ацетатының ерітіндісі бар деп тұжырымдаймыз. Ерітінді көлемдерін олардың концентрацияларына пропорционал деп қабылдай отырьш, есептеу жүргіземіз.

Сутектік көрсеткіш 4,74 - тен 4,72 - ге ғана өзгерді. Ал енді, дәл осындай 50 мл суға 1 мл 0,1 молярлы тұз қышқылын қосып көрелікші. Таза судың сутектік көрсеткіші рН=7. 1мл 0,1 молярлы қышқыл 50 мл суға қосылғандықтан, оның концентрациясы елу есе төмендейді, яғни:

Бұл қышқылдың сутектік көрсеткіші:

Назар аударыңыз! Сутектік көрсеткіш "7"-ден "2,7"-ге бірден күрт өзгерді.

Демек, буферлі қоспаның қасиеті   -   ерітіндінің сутектік көрсеткіш мәнін тұрақтандырып ұстап тұруында.

Әлсіз негіз және оның тұзынан тұратын буферлі қоспалар

Әлсіз негіз және оның тұзынан тұратын буферлі ерітінділерге төмендегілерді жатқызуға болады:

Бұл ерітінділерге де шамалы сілті немесе қышқыл ерітіндісін қосқаннан, сутектік көрсеткіш күрт өзгермейді.

Буферлі ерітіндіге қосылған қышқыл не сілті ерітіндісі тепе-теңдікті аз диссоциацияланатын зат түзілу жағына қарай ығыстыратыны белгілі. Мысалы:

Енді осы жүйелер үшін сутектік көрсеткіш шамасын есептеп көрелік.

Буферлі ерітінді әлсіз негіз және оның тұзынан тұратын болғандықтан, әлсіз негіз үшін оның ионға ыдырау тепе-теңдігін және тепе-теңдік константасының өрнегін жазып қоямыз:

Алдыңғы тақырыптағыдай талдаулар мен таңбаланулар кіргіземіз, яғни:

Сонымен қатар, [Н⁺][ОН^-]=10^-4 теңдігінен [ОН^-] -ты сутек концентрациясы арқылы өрнектесек мынандай теңдіктер аламыз:

Бұл теқдіктен сутек иондарының концентрациясын табамыз:

Сутектік көрсеткіш мәні төмендегіше есептеледі:

Мысалы, 0,1 молярлы  NH₄OH және 0,1 молярлы  NH₄CL-ерітінділерінен тұратын буферлік қоспаның сутектік көрсеткішін есептелік. Ол үшін анықтама құралындағы кестеден негіздік константа көрсеткішін жазып аламыз.

pK_NH4OH​=4.74

Формуланы пайдаланып сутектік көрсеткішті есептейміз:

Тұздар қоспасынан тұратын буферлі ерітінділер

Буферлі ерітінділер қатарына қалыпты тұз бен оның қышқылдық тұзы немесе қышқыл және оның тұздарын да жатқызуға болады.

Буферлі ерітінділер қатарына төменде аталған жүйелерді жатқызуға болады.

Карбонатты буферлер:  

Фосфатты буферлер:     

Мұндай буферлі ерітінділердің сутектік көрсеткішін анықтау үшін протонды беріп жіберетін және оған сабақтас протонды қосып алатын заттың (молекула, ион) қышқылды - сілтілік тепе-теңдік константасын пайдаланады.

Мысалы, карбонатты буфер үшін протонды беріп жібере алатын қосылыс - иондары, яғни:

Тепе-теңдік  көмір  қышқылының  диссоциациялануының екінші сатысының тепе-теңдік константасымен сипатталады.

Бұл тендіктен сутек иондарын анықтайтын болсақ

Егер, C(NaHCO₃):C(Na₂CO₃)=1 болса, онда [Н⁺] =4,8 10^-11 моль/л. Буферлі ерітіңдінің сутектік көрсеткіші:

Демек, жалпы жағдай үшін карбонатты буферлі қоспаның сутектік көрсеткіші төмендегі теңдікпен анықталады:

---

Дәл осындай жолдармен фосфатты буферлі ерітінділердің де сутектік көрсеткіш мәндерін есептеуге болады.

Фосфатты буферлі ерітінділер тең мөлшерде алынған жағдайда, олардың сутектік көрсеткіштері мына мәндерге ие болады:

Буферлі қоспалар

Буферлі ерітінді қасиетіне, олардың міндетті түрде қоспасы емес, жекелей алынған тұздардың судағы ерітіндісі де ие бола алады. Мысалы, натрий тетрабораты Na₂B₄O₇ , аммоний карбонаты (NH₄)₂CO₃  немесе аммоний сульфиді - (NH₄)₂S . Аталған тұздар, судағы ерітіндісінде   гидролизге ұшырап, буферлік қасиетке ие қоспа түзеді.

---

Әлеуметтік желілерде бөлісіңіз: