Pufrové roztoky: příprava a použití

Pufrovací roztoky jsou roztoky obsahující vyrovnávací systémy. Pufrovací systémy jsou směsi obsahující určitý kvantitativní poměr slabých kyselin a jejich solí se silnými bázemi nebo slabými bázemi a jejich solemi silné kyseliny. Takové roztoky mají stabilní koncentraci iontů H + při zředění neutrálním rozpouštědlem (voda) a přidávají k nim určité množství silných kyselin nebo zásad.

Pufrové roztoky se nacházejí ve vodách světových oceánů, půdních roztoků a živých organismů. Tyto systémy slouží jako regulátory, které podporují aktivní reakci média na určitou hodnotu nezbytnou pro úspěšný průběh metabolických reakcí. Pufrové roztoky jsou klasifikovány jako kyselé a zásadité. Příkladem prvního může být acetátový pufrovací systém, druhý - amonný. Existují přírodní a umělé vyrovnávací roztoky. Přírodní roztok pufru je krev obsahující hydrokarbonát, fosfát, proteiny, hemoglobin a kyselé pufrové systémy. Umělým pufrovacím roztokem může být acetátový pufr sestávající z CH3COOH.

Vlastnosti vnitřního složení a mechanismu vyrovnávacích systémů budou vzaty v úvahu na příkladu systému acetátového pufru: kyselina octová / octan sodný. Ve vodném prostředí dochází ke složkám pufrovacího systému elektrolytická disociace.Octan sodný protože sůl slabé kyseliny a silné báze zcela disociuje ionty. Přítomnost aniontů v takovéto pufrové směsi závisí na koncentraci soli v ní a na stupni její disociace. Koncentrace iontů H + v pufrovacím systému je přímo úměrná koncentraci kyseliny v něm a je nepřímo úměrná obsahu kyselé soli v něm.

Koncentrace iontů H + v hlavním pufru je tedy přímo úměrná koncentraci soli v něm a nepřímo úměrná koncentraci báze.

V laboratorní praxi se používají pufrové roztoky se známými hodnotami pH. Příprava tlumivých roztoků se tedy provádí za použití roztoků slabé kyseliny a její soli se silnou bází nebo slabou bází a její solí se silnou kyselinou. Pak se vytvoří změna kvantitativních poměrů složek, pufrů s danou hodnotou pH. Někteří se zajímají o to, jak je řešení provedeno.

Například je třeba připravit acetátový pufr s několika hodnotami pH. Zpočátku připravte 5M roztoky octanu a octanu sodného. K přípravě prvního roztoku použijte 50 ml každé složky. Podle vzorce se stanoví koncentrace iontů H + ve výsledném roztoku.

Pro další roztok tlumivého roztoku použijte 80 ml roztoku kyseliny a 20 ml dříve připraveného roztoku soli. Existuje řada předpisů pro různé roztoky pufrů používaných v chemické analýze a laboratorní praxi.

U tlumivých roztoků jsou charakteristické některé vlastnosti. Tito zahrnují především pufrování - schopnost udržovat konstantní koncentraci iontů H + při přidání určitého množství silné kyseliny nebo silné báze k pufru. Pokud se například do acetátového pufru přidá malé množství chloridové kyseliny, pH se nebude posunovat na kyselou stranu, protože chloridová kyselina bude reagovat s výměnnou solí s slabě kyselou solí. Výsledkem reakce je silná kyselina, schopná posunout pH na kyselou stranu, nahradila slabá kyselina a neutrální sůl. Stupeň disociace roztok slabého elektrolytu se zvyšující se koncentrací klesá, má tendenci k nule a nedochází k posunu pH.