バッファリング容量

あらゆる物質の pH は、化学の科学において非常に重要です。化学物質、溶液、または液体の性質を認識して理解する必要があります。これには、化学ベースの材料または溶液の酸性、塩基性、または中性の特性を理解することが含まれます。これらの特性は、私たちの日常生活においても重要です。たとえば、人体の食品や液体に含まれる酸性成分が多すぎると、怪我をしたり、致命的になったりする可能性があります。このコースでは、バッファリング容量の考え方を理解するために知っておく必要があるすべての基本事項について説明します。

バッファとは?

緩衝液とは、酸性または塩基性の成分が加えられたときに pH の変化に耐えることができる溶液です。添加された少量の酸または塩基を中和し、OH- または H+ イオンを部分的に吸収してシステムに追加することにより、溶液の pH を比較的一定に保つことができます。

バッファには次の 2 種類があります。

緩衝液は、微量の OH または H+ イオンを追加しても、特定の溶液の pH の変化を受け入れません。

ただし、緩衝液の pH は OH- または H+ イオンの添加で変化を示すことに注意する必要がありますが、この変化は緩衝液が存在しない場合に発生する変化よりも大幅に小さくなります。

バッファの例

次の例は、CH3COOH または CH3COO- の例です:

H+がバッファに追加されたとき

CH3COO- + H+ → CH3COOH

バッファーへの OH- の追加について

CH3COOH + OH- → CH3COO- + H2O

バッファーの主な機能は、H+ または OH- の影響を吸収することです。

バッファーとその pKa (酸強度) の例:

バッファリング容量の紹介

pH の変化に抵抗するスキルまたは能力は、化学におけるバッファーの緩衝能力と呼ばれます。割り当てられた緩衝液の pH を 1 単位下げるには、1 リットルの緩衝液に H+ の総モル数を追加する必要があります。バッファーの pH を 1 単位上昇させるには、指定されたバッファー 1 リットルに OH の総モル数を追加する必要があります。

緩衝能とは、pH が大幅に変化する前に緩衝液が中和できる酸または塩基の量です。緩衝能力が大きいほど、pH が大幅に変化する前に、より多くの酸または塩基が中和されることを示します。

6.0 ～ 9.0 の pH 範囲内の一定レベルの酸性度での緩衝能力の増加は、鋼、非常に軟鋼の腐食速度を遅くすることができます。ただし、アルカリ度の増加によるさまざまな pH レベルでの緩衝能力の増加は、より高いコンダクタンスとイオン強度のように、腐食速度を低下させません。

バッファーの主な機能は、特定の溶液の pH を制限された範囲内に保つことです。緩衝系に存在する OH- および H+ 分子の量が多いほど、強塩基または強酸が pH システムに与える影響は少なくなります。

OH – が pH バッファーと H+ 比を決定しますが、バッファーが強塩基または強酸を受け入れる能力は、個々の濃度によって特徴付けられます。

緩衝液の容量は、通常、緩衝液中の成分の濃度によって決まります。緩衝液は、濃度が高いほど容量が大きくなります。通常、滴定と呼ばれる手法を使用して決定されます。

バッファ容量は「β」で表されます。

数式

化学でバッファーまたは溶液のバッファー容量を測定するために使用される式は次のとおりです。

β =ΔA または ΔBΔpH

与えられた式:

β =バッファ容量の記号

ΔA または ΔB =追加される OH- または H3O+ のモル数のわずかな増加量を表します。

ΔpH =バッファーの pH の変化を表します。

上記の容量式の緩衝液によると、化学溶液の緩衝容量は、1 リットルが 1 単位の pH を変更する強酸または強塩基に等しい 1 グラムの場合、1 の緩衝容量を持ちます。

その結果、緩衝容量が大きいほど、酸または塩基の添加による溶液の pH シフトが少なくなり、その逆も同様です。

結論

緩衝液は、誰かが酸または塩基を加えたときに pH の変化に抵抗できるものです。これらのソリューションは、酸塩基化学において非常に重要です。緩衝液の種類には大きく分けて2種類あります。 1 つは酸性緩衝液で、もう 1 つはアルカリ性緩衝液です。 Henderson – Hasselbalch 式の式は、pH =pKₐ + log([A⁻]/[HA]) です。バッファー容量またはバッファー インデックスも、バッファー ソリューションの研究の重要な部分です。バッファー容量が大きいほど、pH が大幅に変化する前に、より多くの酸または塩基が中和されることを示します。現代の世界では、バッファーの用途がいくつかあります。