Hvad er et bufferingsmiddel?

I syre-base-kemi er et bufferingsmiddel et stof, der kan bruges til at opretholde en opløsning ved en konstant pH eller niveau af surhed-alkalinitet. Syrer i vandig opløsning tilvejebringer hydronium (H ₃ O ⁺) -ioner, mens alkalier tilvejebringer hydroxid (OH ^-) -ioner. Opløsningens pH er et mål for de relative koncentrationer af disse ioner. En opløsning, der indeholder et bufferingsmiddel, kan op til et punkt absorbere de yderligere hydronium- eller hydroxidioner, der indføres, når en syre eller base tilsættes uden nogen ændring til H ₃ O ⁺/oh ^- -forholdet og således ingen ændring i pH. Naturligt forekommende buffere findes i biologiske systemer, og bufferingsmidler har mange anvendelser i kemi og industri.

Når en syre opløses i vand, vil den - i større eller mindre grad - ionisere i H+ -ioner og negativt ladede anioner. H ⁺ ioner kombineres med vand til dannelseDen negative anion er kendt som den konjugatbase. Vandig saltsyre danner for eksempel hydroniumioner, og den konjugerede base er chloridionen: HCl + H ₂ o → h ₃ o ⁺ + cl ^- Tilfælde, chloridionen er en svag base, så saltsyre i vand består næsten udelukkende af hydroxoniumioner og chloridioner, hvilket gør det til en stærk syre. I en svag syre er den omvendte reaktion imidlertid signifikant, fordi den konjugerede base er stærkere, og dermed er koncentrationen af ​​hydroniumioner lavere.

En blanding, der indeholder et salt af en svag syre, sammen med den syre, hvorfra den er afledt, kan ofte bruges som et surt bufferingsmiddel; Saltet sikrer en rigelig forsyning af syrens konjugatbase. Stærke syrer og deres salte er ikke nyttige som bufferingsmidler, somEt surt bufferingsmiddel har brug for store mængder af syren for at være til stede i ikke-ioniseret form, og fordi pH-værdien under alle omstændigheder normalt skal opretholdes ved en næsten neutral eller kun moderat sur eller alkalisk værdi. Tilsvarende involverer et alkalisk bufferingsmiddel normalt et salt af en svag alkali sammen med selve alkalien.

Et simpelt eksempel på en sur bufferingsopløsning er en vandig opløsning af eddikesyre og natriumacetat. Eddikesyre er en svag syre, så det meste af den vil ikke ioniseres. Ved tilsætning af en syre reagerer de yderligere hydroniumioner med acetationerne fra natriumacetatet, hvilket danner mere eddikesyre, som for det meste forbliver ikke-ioniseret og vil derfor ikke have meget effekt på pH. Når der tilsættes en alkali, reagerer det ekstra hydroxid (OH ^-) -ioner med eddikesyre til dannelse af acetationer og vand og med den mindre mængde hydroniumioner for at danne mere vand, igen med lidt effekt på pH.

levende organismer anvender bufferiNG -agenter i en række roller. For eksempel skal blodets pH -værdi holdes tæt på 7,4 - lidt på den alkaliske side af neutral. I betragtning af at en lang række kemikalier med varierende surhed og alkalinitet kan komme ind i blodbanen fra mad, der indtages, er et bufferingsmiddel nødvendigt for at sikre, at denne værdi opretholdes. Dette opnås ved en kombination af kulsyre (H ₂ Co ₃ ) og hydrogencarbonat (HCO ₃ ^-) ioner.

Bufferingsmidler er vidt brugt i industrien og i mange almindelige produkter. De bruges i vaskemidler, i fødevarer og i brygning for at sikre, at pH forbliver inden for det interval, der kræves af de gær, der er ansvarlige for gæring. Shampoo fungerer bedst, når den er let syre og vil generelt indeholde et buffermiddel for at forhindre tab af surhed under brug. Buffere bruges også meget i biologi og biokemi. Good's Buffers, udviklet i 1960'erne af N.E. Godt, er en gruppe af bufferingsmidler omhyggeligt desiGned for ikke at forstyrre biologiske reaktioner.