Прин­цип ра­бо­ты бу­фер­ных сис­тем

Бу­фер­ные сис­те­мы — это та­кие хи­ми­че­ские сис­те­мы, pH ко­то­рых не из­ме­ня­ет­ся (точ­нее, ма­ло из­ме­ня­ет­ся) при до­бав­ле­нии не­ко­то­ро­го ко­ли­че­ст­ва ки­слот ли­бо ос­но­ва­ний.

Ком­по­нен­та­ми бу­фер­ных сис­тем яв­ля­ют­ся лю­бые ве­ще­ст­ва, спо­соб­ные срав­ни­тель­но проч­но, но об­ра­ти­мо свя­зы­вать про­то­ны:

H⁺ + Б^– « HБ. (2)

· Ес­ли к рас­тво­ру та­ко­го ве­ще­ст­ва до­ба­вить силь­ную (то есть лег­ко дис­со­ции­рую­щую с об­ра­зо­ва­ни­ем про­то­нов) ки­сло­ту, то рав­но­ве­сие сме­стит­ся в сто­ро­ну HБ:

H⁺ + Б^– ® HБ, (3)

в ре­зуль­та­те про­то­ны бу­дут свя­за­ны, и pH (по­ка­за­тель кон­цен­тра­ции сво­бод­ных про­то­нов!) не из­ме­нит­ся.

· Ес­ли к рас­тво­ру та­ко­го ве­ще­ст­ва до­ба­вить ос­но­ва­ние (дис­со­ции­рую­щее с об­ра­зо­ва­ни­ем гид­ро­кси­ла OH^–), то рав­но­ве­сие, на­про­тив, сме­стит­ся в сто­ро­ну H⁺ + Б^–:

H⁺ + Б^– ¬ HБ, (4)

в ре­зуль­та­те про­то­ны вы­сво­бо­дят­ся, ней­тра­ли­зу­ют ио­ны гид­ро­кси­ла:

H⁺ + OH^– = H₂O, (5)

и pH то­же не из­ме­нит­ся.

В боль­шин­ст­ве слу­ча­ев бу­фер­ны­ми ве­ще­ст­ва­ми яв­ля­ют­ся анио­ны сла­бых ки­слот, то есть пло­хо дис­со­ции­рую­щих ки­слот, в ко­то­рых про­то­ны свя­за­ны проч­но, хо­тя и об­ра­ти­мо. Бу­фер­ные сис­те­мы, как пра­ви­ло, со­сто­ят из сла­бой ки­сло­ты и ее со­ли с силь­ным ос­но­ва­ни­ем (то есть ее анио­на в со­ста­ве лег­ко дис­со­ции­рую­ще­го ве­ще­ст­ва):

¾ при до­бав­ле­нии к та­кой сис­те­ме ки­сло­ты ани­он со­ли свя­зы­ва­ет про­то­ны;

¾ при до­бав­ле­нии к та­кой сис­те­ме ос­но­ва­ния ки­сло­та вы­сво­бо­ж­да­ет про­то­ны.

Ко­ли­че­ст­вен­но бу­фер­ная сис­те­ма ха­рак­те­ри­зу­ет­ся бу­фер­ной ем­ко­стью. Этот по­ка­за­тель от­ра­жа­ет, ка­кое ко­ли­че­ст­во ки­сло­ты или ще­ло­чи на­до до­ба­вить к бу­фер­ной сис­те­ме, что­бы pH рас­тво­ра из­ме­нил­ся на 1.

pH бу­фер­ной сис­те­мы оп­ре­де­ля­ет­ся со­от­но­ше­ни­ем бу­фер­ных ком­по­нен­тов (ки­сло­ты и со­ли). Ес­ли это со­от­но­ше­ние не ме­ня­ет­ся (на­при­мер, оба ком­по­нен­та воз­рас­та­ют в оди­на­ко­вой сте­пе­ни), то не ме­ня­ет­ся и pH бу­фер­ной сис­те­мы.