Буферные растворы: общая характеристика

Понятие о буферных растворах

Буферные растворы — это растворы, рН которых практически не меняется при разведении, а также при добавлении небольших количеств кислот или щелочей [1]. В лабораторной практике очень часто приходится работать с растворами, которые должны иметь определенную величину рН. Для этого и готовят буферные растворы.

При добавлении к воде небольших количеств кислоты или щелочи происходит изменение концентрации ионов водорода и, следовательно, рН раствора. Если эти же количества кислоты или щелочи прибавить не к воде, а к смеси водных растворов слабой кислоты и ее соли или слабого основания и его соли, то [Н⁺], а следовательно, и рН раствора практически не изменится.

Свойство этих растворов сохранять неизменной концентрацию ионов водорода при разбавлении, добавлении к ним небольших количеств сильных кислот или щелочей, называется буферным действием [2].

Буферные растворы находятся в водах мирового океана, почвенных растворах и живых организмах. Они выполняют функции регуляторов, поддерживающих активную реакцию среды при определенном значении, необходимом для успешного протекания реакций обмена веществ [1].

Действие буферных растворов основано на том, что отдельные компоненты буферных смесей связывают ионы Н⁺ или ОН^- вводимых в них кислот или оснований, образуя при этом слабый электролит.

При добавлении к буферным растворам небольших количеств кислоты или щелочи и при разбавлении их рН практически не изменяется. Однако это справедливо только при добавлении кислот и щелочей в определенных пределах; если их прибавить много, то буферные свойства исчезают, так как будет превышена буферная емкость раствора [3].

За единицу буферной емкости смеси условно принимают емкость такого раствора, для изменения рН которого на единицу требуется ввести 1 моль-эквивалент сильной кислоты или щелочи на 1 л буферного раствора.

Если буферная емкость раствора, А больше буферной емкости раствора В, то это значит, что для изменения рН раствора на одну единицу в раствор, А необходимо добавить большую концентрацию кислоты или щелочи, чем в раствор В.

Если к буферному раствору, имеющему различную концентрацию компонентов, прибавлять равные количества кислоты или щелочи, то рН раствора изменяется в различной степени.

Для одного и того же буферного раствора буферная емкость тем больше, чем выше концентрации его компонентов [4].

Таким образом, можно сделать выводы:

• * буферный раствор обладает определенной буферной емкостью;
• * максимальную буферную емкость имеют растворы, которые содержат равные концентрации слабой кислоты и ее соли или слабого основания и его соли;
• * буферная емкость тем больше, чем выше концентрация компонентов буферной смеси.

Часто на практике возникает необходимость выполнять операции или реакции при определенных значениях рН. А если в результате реакции выделяются Н⁺ или ОН^- -ионы, то рН будет меняться, при этом может измениться кинетика, механизм процессов, растворимость осадков, ионизация соединений и т. д. В этих случаях для поддержания определенного значения рН раствора пользуются буферными растворами [5].