حلول حلول المخازن ، وإعداد والأمثلة

ال حلول عازلة أو المخازن المؤقتة هي تلك التي يمكن أن تقلل من التغييرات درجة الحموضة بسبب أيونات H₃O⁺ و OH^-. في غياب هذه ، فإن بعض الأنظمة (مثل الفسيولوجية) تكون ضعيفة ، حيث أن مكوناتها حساسة للغاية للتغيرات المفاجئة في الأس الهيدروجيني.

مثلما تقلل ممتص الصدمات في السيارات من التأثير الناجم عن حركتها ، فإن المخازن المؤقتة تفعل الشيء نفسه ولكن مع حموضة أو أساس الحل. علاوة على ذلك ، تؤسس الحلول العازلة نطاقًا معينًا من الأس الهيدروجيني تكون فيه فعالة.

خلاف ذلك ، أيونات H₃O⁺ تحمض المحلول (يسقط الرقم الهيدروجيني إلى قيم أقل من 6) ، مما يؤدي إلى تغيير محتمل في أداء التفاعل. يمكن أن ينطبق نفس المثال على قيم الأس الهيدروجيني الأساسية ، أي أكبر من 7.

مؤشر

• 1 الخصائص
  • 1.1 التكوين
  • 1.2 تحييد كل من الأحماض والقواعد
  • 1.3 الكفاءة
• 2 إعداد
• 3 أمثلة
• 4 المراجع

ملامح

تركيب

في جوهرها ، تتألف من حمض (HA) أو قاعدة ضعيفة (B) ، وأملاح قاعديها أو حمضها. وبالتالي ، هناك نوعان: المخازن المؤقتة الحمضية والمخازن القلوية.

تتوافق المخازن المؤقتة الحمضية مع زوج HA / A^-, حيث أ^- هي القاعدة المترافقة للحمض الضعيف HA وتتفاعل مع الأيونات - مثل Na⁺- لتشكيل أملاح الصوديوم. وبهذه الطريقة ، يظل الزوج بمثابة HA / NaA ، على الرغم من أنه يمكن أن يكون أيضًا أملاح البوتاسيوم أو الكالسيوم.

عند اشتقاقها من حمض HA الضعيف ، فإنه يبطئ درجة الحموضة في نطاق الحموضة (أقل من 7) وفقًا للمعادلة التالية:

HA + OH^- => أ^- + H₂O

ومع ذلك ، كونه حمض ضعيف ، تتحلل قاعدته المترابطة جزئياً لتجديد جزء من HA المستهلك:

A^- + H₂O <=> HA + OH^-

من ناحية أخرى ، تتكون المخازن المؤقتة القلوية من زوج B / HB⁺, حيث HB⁺ هو حمض المترافق من قاعدة ضعيفة. عموما ، HB⁺ يشكل أملاح مع أيونات الكلوريد ، تاركًا الزوج كـ B / HBCl. هذه المخازن المؤقتة مخازن النطاقات الأساسية درجة الحموضة (أكبر من 7):

ب + ح₃O⁺ => HB⁺ + H₂O

ومرة أخرى ، HB⁺ يمكن أن يتحلل جزئيًا لتجديد جزء من B المستهلك:

نصف إقامة⁺ + H₂O <=> ب + ح₃O⁺

تحييد كل من الأحماض والقواعد

في حين أن المخازن المؤقتة للحامض تخزن أحماض الأس الهيدروجيني والقلويات المخزنة في الأس الهيدروجيني ، يمكن أن يتفاعل كلاهما مع أيونات H₃O⁺ و OH^- من خلال هذه السلسلة من المعادلات الكيميائية:

A^- + H₃O⁺ => HA + H₂O

نصف إقامة⁺ + OH^- => ب + ح₂O

بهذه الطريقة ، في حالة الزوج HA / A^-, يتفاعل HA مع أيونات OH^-, بينما أ^- -قاعدته المترافقة - يتفاعل مع H₃O⁺. أما بالنسبة للزوج B / HB⁺, يتفاعل B مع أيونات H₃O⁺, بينما HB⁺ -حمض مترافق مع OH^-.

هذا يسمح لكل من الحلول العازلة لتحييد كل من الأنواع الحمضية والأساسية. نتيجة ما ورد أعلاه ، على سبيل المثال ، الإضافة المستمرة لشامات OH^-, هو انخفاض في درجة الحموضة (ΔpH):

الصورة العليا توضح تخزين الأس الهيدروجيني ضد قاعدة قوية (OH المانحة)^-).

في البداية الحموضة هي حمض بسبب وجود HA. عند إضافة قاعدة قوية ، يتم تشكيل الشامات الأولى من A^- ويبدأ المخزن المؤقت حيز التنفيذ.

ومع ذلك ، هناك مساحة من المنحنى حيث يكون الميل أقل حدة. وهذا هو ، حيث يكون التخميد أكثر كفاءة (إطار مزرق).

كفاءة

هناك عدة طرق لفهم مفهوم الكفاءة العازلة. أحد هذه العوامل هو تحديد المشتق الثاني لمنحنى الأس الهيدروجيني مقابل الحجم الأساسي ، مع مسح V لأدنى قيمة ، وهي Veq / 2.

Veq هو الحجم عند نقطة التكافؤ ؛ هذا هو الحجم الأساسي اللازم لتحييد جميع الأحماض.

هناك طريقة أخرى لفهمها من خلال معادلة هندرسون-هاسلبالش الشهيرة:

الرقم الهيدروجيني = pK_إلى + log ([B] / [A])

هنا B يدل على القاعدة ، A الحمض ، و pK_إلى وهو أدنى لوغاريتم ثابت الحموضة. تنطبق هذه المعادلة على كل من الأنواع الحمضية HA والحمض المترافق HB⁺.

إذا كانت [A] كبيرة جدًا فيما يتعلق بـ [B] ، تأخذ log () قيمة سالبة جدًا ، يتم طرحها من pK_إلى. على العكس من ذلك [A] صغير جدًا فيما يتعلق بـ [B] ، تأخذ قيمة log () قيمة موجبة جدًا ، مما يضيف إلى pK_إلى. ومع ذلك ، عندما يكون [A] = [B] ، يكون log () يساوي 0 ويكون pH = pK_إلى.

ماذا يعني كل ما سبق؟ أن ΔpH ستكون أكبر في الحدود القصوى المعتبرة للمعادلة ، بينما ستكون أصغر مع درجة حموضة مساوية لـ pK_إلى. وكما pK_إلى هو سمة من سمات كل حمض ، وهذه القيمة تحدد نطاق pK_إلى± 1.

قيم الرقم الهيدروجيني في هذا النطاق هي تلك التي يكون المخزن المؤقت فيها أكثر كفاءة.

إعداد

لإعداد حل مؤقت ، من الضروري مراعاة الخطوات التالية:

- تعرف على الرقم الهيدروجيني المطلوب ، وبالتالي ، الرقم الذي ترغب في الحفاظ عليه ثابتًا قدر الإمكان أثناء التفاعل أو العملية.

- معرفة الرقم الهيدروجيني ، نحن نبحث عن جميع الأحماض الضعيفة ، أولئك الذين pK_إلى هو أقرب إلى هذه القيمة.

- بمجرد اختيار نوع HA وحساب تركيز المخزن المؤقت (حسب مقدار القاعدة أو الحمض المطلوب لتحييده) ، يتم وزن الكمية اللازمة من ملح الصوديوم الخاص به.

أمثلة

حمض الخليك لديه pK_إلى من 4.75 ، CH₃COOH. لذلك ، خليط من كميات معينة من هذا الحمض وخلات الصوديوم ، CH₃COONa ، شكل مخزن مؤقت يمتص بكفاءة في نطاق درجة الحموضة (3.75-5.75).

ومن الأمثلة الأخرى على الأحماض الاحتكارية أحماض البنزويك (C₆H₅COOH) وفورميك (HCOOH). لكل من هذه القيم pK لها_إلى هم 4.18 و 3.68 ؛ لذلك ، نطاقات الأس الهيدروجيني الخاصة بها في التخزين المؤقت الأعلى هي (3.18-5.18) و (2.68-4.68).

من ناحية أخرى ، الأحماض polyprotic مثل الفسفوريك (H₃PO₄) و الكربونيك (H₂CO₃) لديها الكثير من قيم pK_إلى كما يمكن أن البروتونات الافراج. لذلك ، ح₃PO₄ لديها ثلاثة pK_إلى (2.12 ، 7.21 و 12.67) و H₂CO₃ له اثنان (6،352 و 10،329).

إذا كنت ترغب في الحفاظ على درجة الحموضة من 3 في حل ، يمكنك الاختيار بين المخزن المؤقت HCOONa / HCOOH (pK_إلى= 3.68) و NaH₂PO₄/ ح₃PO₄ (PK_إلى= 2.12).

يكون المخزن المؤقت الأول ، وهو حمض الفورميك ، أقرب إلى الأس الهيدروجيني 3 من المخزن المؤقت لحامض الفوسفوريك ؛ لذلك ، HCOONa / HCOOH يخفف بشكل أفضل عند الرقم الهيدروجيني 3 من NaH₂PO₄/ ح₃PO₄.

مراجع

1. اليوم ، R. ، و Underwood ، A. كيمياء تحليلية كمية (الطبعة الخامسة). PEARSON Prentice Hall ، ص 188-194.
2. أفسار أراس. (20 أبريل 2013). صدمات صغيرة تم الاسترجاع في 9 مايو 2018 ، من: commons.wikimedia.org
3. ويكيبيديا. (2018). حل العازلة. تم الاسترجاع في 9 مايو 2018 ، من: en.wikipedia.org
4. مساعد. البروفيسور لوبومير ماكدونسكي ، دكتوراه [الوثيقة]. حلول عازلة. جامعة فارنا الطبية.
5. Chem الجماعية. الدروس العازلة. تم الاسترجاع في 9 مايو 2018 ، من: chemcollective.org
6. askIITians. (2018). الحل العازلة. تم الاسترجاع في 9 مايو 2018 ، من: askiitians.com
7. Quimicas.net (2018). أمثلة على حلول امتصاص الصدمات ، العازلة أو العازلة. تم الاسترجاع في 9 مايو 2018 ، من: quimicas.net