Soluzioni tampone resistere alle variazioni di pH. In una normale soluzione (senza buffer), l'introduzione di alcune gocce di acido o base drammaticamente potrebbe alterare il pH. Aggiungendo solo 1 oncia di concentrato acido cloridrico (31 per cento) per un gallone di acqua, per esempio, sarebbe cambiare il pH dell'acqua da 7 a meno di 1. Aggiungendo la stessa quantità di acido in una soluzione tamponata, in confronto, probabilmente sarebbe abbassare il pH di solo alcuni decimi di un unità di pH. Capire l'esatto meccanismo mediante il quale la funzione di buffer richiede una conoscenza di base della chimica acido-base.
pH
il pH è una scala di 0-a-14 che misura l'acidità o la basicità di una soluzione acquosa. Un pH inferiore a 7 indica una soluzione acida; un pH superiore a 7 indica una soluzione di base; e un pH di 7 indica una soluzione neutra.
Chimica acido-base
Acidi rilasciano di protoni (H?) in soluzione, e basi creare o rilasciano ioni idrossido (OH?). Acidi e basi sono ulteriormente caratterizzati come essere forte o debole. Un acido forte si divide in suoi rispettivi ioni in un processo noto come "dissociazione" e lo fa completamente. Acido cloridrico (HCl), ad esempio, si dissocia in protoni e ioni cloruro (Cl?). Dissociazione "Completa" significa che ogni parte le interruzioni di molecola di HCl.
Un acido debole si dissocia anche, ma il processo non è completo. Acido acetico (CH? COOH), ad esempio, si dissocia parzialmente in protoni e ioni acetato (CH? COO?), che rappresentano la "base coniugata" dell'acido acetico. Perché l'acido acetico è un acido "debole", solo una piccola percentuale di molecole di acido acetico dissociare.
Soluzioni tampone
Soluzioni tampone resistono a cambiamenti nella loro pH, anche quando forte acidi o basi vengono aggiunti alla soluzione tampone. Chimicamente, un buffer è una combinazione di un acido debole e la sua base coniugata, o una base debole e suo acido coniugato. Un esempio sarebbe l'acido acetico combinato con un acetato idrosolubile composto, come acetato di sodio (CH? COONa). Questa combinazione crea un sistema di equilibrio in cui l'acido acetico, i protoni e gli ioni acetato sono tutti presenti contemporaneamente nella stessa soluzione.
Principio di LeChatelier
Principio di LeChatelier afferma che qualsiasi sforzo distribuito su un sistema in equilibrio si tradurrà nel sistema di regolazione per alleviare lo stress. Così, l'introduzione di qualsiasi composto che utilizza uno dei prodotti della reazione equilibrio comporterà la generazione di ulteriori prodotti (in questo caso, acido acetico) attraverso il consumo di reagenti (protoni e ioni acetato). In alternativa, un composto che introduce ulteriori prodotti comporterà la generazione di più reattivo (attraverso il consumo di prodotti).
Buffer + Base
Quando una base viene introdotto in una soluzione tampone, reagirà con le specie più acide, che è il protone (H?). Così, se l'idrossido di sodio (NaOH) sono stati introdotti nel buffer di acetato di sodio / dell'acido acetico descritto in precedenza, l'idrossido e protone avrebbe reagito per diventare acqua (cioè, l'acido e la base sarebbe neutralizzare l'altro).
L'equilibrio risponderà generando acido supplementare attraverso il consumo di prodotti aggiuntivi. Vale a dire, più CH? Molecole COOH rilascerà un protone in soluzione per sostituire i protoni consumati dalla base. Questo processo continuerà come base più è aggiunto, fino al punto dove non rimangono più molecole di acido acetico. Questo limite si riferisce a come "capacità tampone" della soluzione. Base supplementare aggiunto oltre questo punto poi cambierà drammaticamente il pH della soluzione.