Wat is een bufferende agent?
In de chemie van zure base is een bufferingsmiddel een stof die kan worden gebruikt om een oplossing te behouden met een constante pH of het niveau van acidity-alkaliteit. Zuren in waterige oplossing bieden hydronium (H 3 o +) ionen, terwijl alkalie hydroxide (oh -) ionen levert. De pH van de oplossing is een maat voor de relatieve concentraties van deze ionen. Een oplossing die een bufferingsmiddel bevat, kan tot een punt de extra hydronium- of hydroxide-ionen absorberen die worden geïntroduceerd wanneer een zuur of base wordt toegevoegd zonder enige wijziging in de h 3 o +/oh - -verhouding, en dus geen verandering in pH. Natuurlijk voorkomende buffers worden aangetroffen in biologische systemen en bufferende middelen hebben veel toepassingen in de chemie en de industrie.
Wanneer een zuur in water wordt opgelost, zal dit - in meer of mindere mate - ioniseren in H+ -ionen en negatief geladen anionen. De h + ionen combineren met water om hydroniumionen te vormen (h 3 o +) en tDe negatieve anion staat bekend als de geconjugeerde basis. Waterhydrochloorzuur vormt bijvoorbeeld hydroniumionen en de conjugaatbasis is het chloride-ion: HCl + H 2 o →
Een mengsel dat een zout van een zwak zuur bevat, samen met het zuur waaruit het is afgeleid, kan vaak worden gebruikt als een zure bufferingsmiddel; Het zout zorgt voor een overvloedige toevoer van de geconjugeerde basis van het zuur. Sterke zuren en hun zouten zijn niet nuttig als bufferingsmiddelen, zoalsEen zuur bufferingsmiddel heeft grote hoeveelheden van het zuur nodig dat in niet-geïoniseerde vorm aanwezig is en omdat de pH in elk geval meestal moet worden gehandhaafd op een bijna neutrale of alleen matig zure of alkalische waarde. Evenzo omvat een alkalisch bufferingsmiddel meestal een zout van een zwakke alkali samen met de alkali zelf.
Een eenvoudig voorbeeld van een zure bufferoplossing is een waterige oplossing van azijnzuur en natriumacetaat. Azijnzuur is een zwak zuur, dus het meeste zal niet worden geïoniseerd. Bij het toevoegen van een zuur zullen de extra hydroniumionen reageren met de acetaationen uit het natriumacetaat, waardoor meer azijnzuur wordt gevormd, die meestal niet-geïoniseerd blijft en dus niet veel effect op de pH zal hebben. Wanneer een alkali wordt toegevoegd, zullen de extra hydroxide (oh -) ionen reageren met het azijnzuur om acetaationen en water te vormen, en met de kleinere hoeveelheid hydroniumionen om meer water te vormen, opnieuw met weinig effect op de pH.
Levende organismen gebruiken Buffering agenten in een aantal rollen. De pH van bloed moet bijvoorbeeld dicht bij 7,4 worden gehouden - enigszins aan de alkalische kant van neutraal. Gezien het feit dat een breed scala aan chemicaliën van verschillende zuurgraad en alkaliteit de bloedbaan kan betreden uit voedsel dat wordt ingenomen, is een buffering nodig om ervoor te zorgen dat deze waarde wordt gehandhaafd. Dit wordt bereikt door een combinatie van carbonzuur (H 2 CO 3 ) en waterstofcarbonaat (HCO 3 -) ionen.
bufferingsagenten worden veel gebruikt in de industrie en in veel gemeenschappelijke producten. Ze worden gebruikt in wasmiddelen, in voedingsmiddelen en in brouwen om ervoor te zorgen dat de pH blijft binnen het bereik dat vereist is door de gisten die verantwoordelijk zijn voor fermentatie. Shampoo werkt het beste wanneer het enigszins zuur is en zal over het algemeen een bufferingsmiddel bevatten om verlies van zuurgraad tijdens gebruik te voorkomen. Buffers worden ook veel gebruikt in de biologie en biochemie. Good's Buffers, ontwikkeld in de jaren zestig door N.E. Goed, zijn een groep bufferende agenten zorgvuldig designed om niet te interfereren met biologische reacties.