緩衝液の特性、調製および例



の 緩衝液 または緩衝剤は、HイオンによるpH変化を減らすことができるものです。3○+ そしてOH-. これらの不在下では、それらの成分はpHの突然の変化に非常に敏感であるため、いくつかのシステム（生理学的など）は損なわれています。.

車のショックアブソーバーが動きによる衝撃を軽減するのと同じように、緩衝液も同じように機能しますが、溶液の酸性度または塩基性度が異なります。さらに、緩衝液はそれらが効率的である特定のｐＨ範囲を確立する。.

そうでなければ、Hイオン3○+ 溶液を酸性化し（ｐＨが６未満の値に低下する）、その結果として反応の性能が変化する可能性がある。同じ例は、塩基性pH値、つまり7より大きい値にも適用できます。.

索引

  • 1特徴
    • 1.1構成
    • 1.2酸と塩基の両方を中和する
    • 1.3効率
  • 2準備
  • 3例
  • 4参考文献

特徴

構成

本質的にそれらは酸（ＨＡ）または弱塩基（Ｂ）、およびその塩基の塩または酸抱合体からなる。したがって、酸緩衝剤とアルカリ緩衝剤の2種類があります。.

酸緩衝剤はHA / Aペアに対応する-, どこA- 弱酸性HAの共役塩基であり、Naなどのイオンと相互作用する+- ナトリウム塩を形成する。このように、ペアはHA / NaAのままですが、カリウムまたはカルシウム塩にすることもできます。.

弱酸ＨＡから誘導すると、それは次式に従って酸ｐＨ範囲（７未満）を減衰させる。

HA + OH- => A- + H2○

しかしながら、弱酸であるため、その共役塩基は部分的に加水分解されて、消費されたHAの一部を再生します。

A- + H2○ <=> HA + OH-

一方、アルカリ性緩衝液はペアB / HBからなる+, どこHB+ 弱塩基の共役酸です。通常、HB+ 塩化物イオンと塩を形成し、対をB / HBClとして残す。これらの緩衝液は塩基性pH範囲（7以上）を緩衝します。

B + H3○+ => HB+ + H2○

そしてまた、HB+ 部分的に加水分解して、消費されたBの一部を再生することができます。

HB+ + H2○ <=> B + H3○+

酸と塩基の両方を中和する

酸性緩衝剤はpH酸性およびアルカリ性pH緩衝剤を緩衝するが、両方ともHイオンと反応することができる3○+ そしてOH- これらの一連の化学方程式を通して：

A- + H3○+ => HA + H2○

HB+ + OH- => B + H2○

このように、ペアHA / Aの場合-, HAはOHイオンと反応する-, ながらA- -その共役塩基 - Hと反応する3○+. ペアはB / HB+, BはHイオンと反応する3○+, HB中+ -その共役酸 - OHと-.

これにより、両方の緩衝液で酸性種と塩基性種の両方を中和することができます。上記の結果と、例えばOHモルの一定添加-, pH変動の減少（ΔpH）は次のとおりです。

上の画像は、強塩基（OHドナー）に対するpHの緩衝作用を示しています。-）.

当初、ｐＨはＨＡの存在により酸性である。強塩基を添加すると、Aの最初のモルが形成されます。- そしてバッファが効き始めます.

しかしながら、勾配がそれほど急でない曲線の領域があります。つまり、減衰がより効率的な場合（青みがかったフレーム）.

効率

バッファ効率の概念を理解するにはいくつかの方法があります。これらのうちの1つは、ベースラインに対するpH曲線の二次導関数を決定し、最小値のVをクリアすることです。これはVeq / 2です。.

Veqは等価点での体積です。これはすべての酸を中和するのに必要なベースボリュームです.

それを理解するためのもう一つの方法は、有名なヘンダーソン - ハッセルバルヒの式によるものです。

pH = pKある + log（[B] / [A]）

ここでBは塩基、Aは酸、pKはある それは酸性度定数の最小の対数です。この式は、酸性種HAと共役酸HBの両方に適用されます。+.

[A]が[B]に対して非常に大きい場合、log（）は非常に負の値を取ります。これはpKから引かれます。ある. 反対に、[A]が[B]に対して非常に小さい場合、log（）の値は非常に正の値をとり、これはpKに加算されます。ある. ただし、[A] = [B]の場合、log（）は0、pH = pKです。ある.

上記のすべての意味は何ですか？ ΔｐＨは、方程式について考慮される極値においてより大きくなるが、ｐＫに等しいｐＨではより小さくなるであろう。ある;そしてpKとしてある 各酸の特性であり、この値はpKの範囲を決定しますある±1.

この範囲内のpH値は、緩衝液がより効率的なものです。.

準備

緩衝液を調製するには、以下の手順に留意する必要があります。

- 必要なpH、したがって反応またはプロセス中にできるだけ一定に保ちたいpHを知っておく.

- pHを知っているので、我々はすべての弱酸、それらのpKを探すある この値に近い.

- HA種が選択され、緩衝剤の濃度が計算されると（中和するのに必要な塩基または酸の量に応じて）、必要量のそのナトリウム塩が秤量される。.

例

酢酸はpKを持っていますある 4.75のCH3COOH;したがって、この酸と酢酸ナトリウム、CHの一定量の混合物3COONa、pH範囲（3.75-5.75）で効率的に吸収する緩衝剤を形成する.

モノプロトン酸の他の例は安息香酸（6H5ＣＯＯＨ）およびギ酸（ＨＣＯＯＨ）。これらのそれぞれについて、そのpK値ある それらは4.18と3.68です。それ故、それらのより高い緩衝のｐＨ範囲は（３．１８〜５．１８）および（２．６８〜４．６８）である。.

一方、リン酸（H3PO4）炭酸（H）2CO3）非常に多くのpK値を持つある プロトンが放出することができるように。だから、H3PO4 3 pKある （2.12、7.21、12.67）とH2CO3 2つ（6,352と10,329）あります.

溶液のpHを3に維持したい場合は、HCOONa / HCOOH緩衝液（pK）から選択できます。ある= 3.68）およびNaH2PO4/ H3PO4 （pKある= 2.12）.

最初の緩衝液、ギ酸の緩衝液は、リン酸緩衝液よりもpH 3に近いです。したがって、HCOONa / HCOOHは、pH 3ではNaHよりもよく減衰します。2PO4/ H3PO4.

参考文献

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