微量の酸性溶液または塩基を加えたときの pH の変化に耐える溶液の能力は、緩衝作用と呼ばれます。緩衝液は、等量の弱酸と共役塩基を含む溶液です。 CH3COONa を含む CH3COOH で構成された緩衝液を使用して、緩衝液がどのように機能するかを示すことができます。等モル量のエタン酸ナトリウムとエタン酸を水中で混合して緩衝液を作ることができます。解決策の状況は次のとおりです:
CH 3 COOH (aq) ↔ CH 3 COO – (aq) + H + (aq)
CH 3 COONa (aq) → CH 3 COO – (aq) + Na + (aq)
酢酸とそのナトリウム塩である酢酸ナトリウムのような酸性溶液で構成される酸性緩衝液は、緩衝作用のプロセスを説明できます。ただし、酢酸ナトリウムは、酢酸イオンと Na+ イオンの両方として発生します。
メカニズム
塩はすべてイオンでできています。その結果、バッファーは両方の酸 (
H + (aq) + CH 3 COO – (aq) ↔ CH 3 COOH (aq)
エタン酸は非常に弱く分解され、CH 3 COOH 、H + イオンを追加しません。注入された H+ の大部分が除去されるため、認識可能な pH の低下はありません。 CH以来 3 COOH は弱酸であり、そのイオンはイオン化されていない CH を生成する傾向があります 3 COOH 分子;プロセスは実質的に完了します。強塩基が導入されると、余分な OH– イオンはバッファー内の酸との相互作用によって中和されます。
CH 3 COOH (aq) + OH – (アクア) → CH 3 COO – (aq) + H 2 O (l)
余分な OH- イオンが H+ イオンと結合して水を形成することも想像できます。導入された OH- イオンは取り除かれ、酸平衡は右に向かって移動し、使い果たされた H+ イオンを補償します。その結果、pH値はわずかにしか変化しません。 NaOH の液滴を加えると、OH- イオンが遊離酸と結合し、水分子が生成されます。
塩基のより多くの OH- イオンが吸収または中和されるため、pH は一定に保たれます。塩基の導入によるpHの変化に対するそのような耐性は、予備酸性度として説明され、したがって
他の酸と塩基の影響は、どちらの状況でもバランスが取れており、pH が比較的一定に保たれます。仮想バッファのメカニズムも同様に説明できます。したがって、弱酸と弱塩基は、水とほとんど相互作用しないため、高濃度で溶液中に残ります。それにもかかわらず、それらは余分な強塩基性または強酸で反応する可能性があります.
バッファの特徴
バッファーは、適度に高濃度の酸または塩基、またはより一般的にはその両方を含むことにより、pH の変化に抵抗します。
- 特定の pH レベルを持っています。
- 長期間保管しても pH 値は変化しません。
- 希釈は溶液の pH に影響しません。
- このような強酸や強塩基を少量加えても、pH 値は変化しません。
結論
緩衝液は、酸性溶液とその塩、またはおそらく弱塩基またはその塩 (塩基緩衝液) で構成される液体のようです。少量の酸または塩基が与えられると、そのpHはほとんど変化しないため、溶液のpHを安定に保つために使用されます.
緩衝液は、さまざまな化学プロセスで利用されています。実際には、緩衝液は血液の形で見つかる場合があります。人間の血液のpHは、正常な状態で7.4です。アルカローシスだけでなく、重度のストレスを経験する人もいます。アルカローシスは、血液のpHが異常に高い状態です。アシドーシスは、血液中のレベルが7.4よりも高い状態です.特定の化学反応は、特定の pH でのみ発生します。シャンプーなどのその他の家庭用および商業用製品は、刺激を防ぐために石鹸のアルカリ性と戦うために pH 値をチェックする必要があります。ベビーローションは、細菌の増殖を防ぐために約 6 の pH を維持する必要があります。洗濯洗剤、点眼薬、炭酸レモネードなど。
