Буферлік жүйе оның анализдегі мәні

Көбінесе, буферлік ерітінді ретінде әлсіз қышқыл және оның тұздарының ерітіндісінің қоспасы немесе әлсіз негіз және оның тұздарының ерітіндісінің қоспасы немесе көп негізді қышқылдың әр сатысындағы тұздардың ерітіндісінің қоспасын пайдаланады.(таблица 3.3)

Буферлік қоспаның құрамы (мольдік қатынасты 1:1)	Қоспаның аты	рН
Құмырсқа қышқылы НСООН және натрий формиатының HCOONa қоспасы	Формиатты қоспа	3,8
Сірке қышқылы  және натрий ацетатының  қоспасы	Ацетатты қоспа	4,7
Натрий дигидрофосфаты және натрий гидрофосфатының қоспасы	Фосфатты қоспа	6,6
Аммиак және аммоний хлоридінің  қоспасы	Аммоний қоспасы	9,25

Буферлік жүйенің қабілеттілігі буферлік ерітіндінің оған күшті қышқыл немесе күшті негіз қосқанда рН-тың тұрақтылығын сақтауға қабілеттілігі мынаған негізделген: буферлік жүйенің бір бөлігі қышқылдың Н⁺ ионымен әрекеттесуі мүмкін, ал келесісі – негізге қосылатын ОН^- ионымен. Осыдан кейін буферлік жүйе құйылатын қышқыл мен негіздің ОН^- ионы мен Н⁺ ионын байланыстырады және анықталатын шекке дейін рН-тың тұрақтылығын сақтайды. Мысалы, егер ацетатты буферлі жүйеге күшті қышқылды (НС1, Н2SO4, НNO3) құйса, онда ацетат ионы мен қышқылды сутек ионының арасында рекция жүреді, оны мына теңдеуден көруге болады:



Күшті қышқыл(HCl,H₂SO₄) әлсіз сірке қышқылымен ерітіндіге аз мөлшерде сутек ионын жіберіп алмасады.Ацетатты буферлі жүйеге күшті сілтілерді қосқан кезде сірке қышқылы мен күшті негіздің (NaOH,KOH) арасында бейтараптану реакциясы жүреді:





Осы және басқа да жағдайларда ерітіндідегі [Н+] пен [ОН-] тың концентрациялары өзгереді.

Күшті негізді енгізгенде тұз бен күшті негіздің арасында реакция жүріп әлсіз негіз NH4OH түзіледі:

Шешуі:

1. 
   Қышқылдың иондану константасы теңдеуінен сутек ионының концентрациясын табамыз.
   

Сірке қышқылының ионданбаған молекуласы натрий ацетатымен қоспасының ерітіндісінде болады.Сондықтан бұл молекуланың концентрациясы қышқылдың молярлық концентрациясына тең,яғни [CH₃COOH]=C_қышқыл.Сірке қышқылы анионының концентрациясы берілген тұздың концентрациясына тең,яғни [CH₃COO^-]=C_тұз, дегенмен натрий ацетаты _ – күшті электролит, ерітіндіде 100% диссоциацияланады. Бұдан





2.Алынған теңдеуді логарифмдеп және қарама-қарсы таңбаға ауыстырамыз,бұдан:





Бірақ _ ол рН, ал _ ол рК – қышқыл күштерінің көрсеткіштері.

Егер буферлі жүйені дайындау кезінде концентрациялары бірдей қышқыл мен тұзды алсақ,онда сутек ионының концентрациясы ерітіндідегі қышқылдың иондану константасына тең болады, келесі қатынаста _ яғни [H⁺]=K, сондықтан рН=pK.

Қышқылдың концентрациясын тұздың концентрациясы қатынасын өзгертсек,онда буферлі жүйенің және әр түрлі рН мәнінің сериясын аламыз.

Әдетте буферлік жүйені бірдей компонеттерден дайындайды,қышқыл концентрациясының тұздың концентрациясы қатынасы өзгертсек 10:1 онда 1:10.Бұндай ерітіндіде сутектік көрсеткіш _ тан _ ға дейін өзгереді.
2-мысал: рН=4 буферлі ерітінді алу үшін 100 мл 2М сірке қышқылының СН₃СООН ерітіндісіне 0,5М натрий ацетатының CH₃COONa қанша көлемін құю керек?

Шешуі:





Сандық мәндерін қойып аламыз

lg_=4,76 – 4,00= 0,76

lg0,76=5,754.Содан кейін қышқыл концентрациясы мен тұз концентрациясының қатынасы 5,754:1 тең.

1000 мл 2М ерітіндіде 2 моль СН₃СООН

100 мл 2М ………….. 0,2 моль СН₃СООН

3. Қышқыл концентрациясын біле отырып, тұз концентрациясын табамыз: ол 0,2:5,754=0,03475(моль)

4. 0,03475 мольдегі 0,5М натрий ацетатының көлемін табамыз:

1000 мл 0,5 М ерітіндіде 0,5 моль СН₃COONa

X мл 0,5М …………… 0,03475 моль СН₃COONa

X= _

Шешуі:

1. 
   HNO₂ қышқылы мен NaNO₂ тұзынан алынған ерітіндінің көлемін және олардың концентрациясын анықтаймыз:
   





2. 
   Таблицадағы мән бойынша рК_HNO2=3,29
   
3. 
   pH ты анықтаймыз:
   





Шешуі:

















Бұдан тұздардың молярлы қатынасы буферлі ерітіндіні құрайды, сонда:

Мысал үшін буферлі жүйедегі аммиакты алсақ,аммоний гидроксидінің NH₄OH ерітіндісі мен аммоний хлоридінің NH₄Cl ерітінділерінің қоспасы берілген.







pH+pOH=14 pH=14-pK+lg_

Шешуі:



Буферлі ерітіндіге 0,1М HCl қосқанда NH₄OH концентрациясы 0,1 М төмендеп 0,4М-ке тең болады, ал NH₄Cl концентрациясы жоғарылап 0,6Мге тең болады, содан





0,1M NaOH ты қосқанда NH₄OH концентрациясы жоғарылап 0,6М болады, ал NH₄Cl концентрациясы төмендеп 0,4М, нәтижесінде:



Буферлі ерітіндіні 10 рет сумен сұйытқанда:



Шешуі:



2.рОН мәнін есептейміз:

1. 
   Тұздар гидролизі туралы түсінік
   
2. 
   Константа, гидролиздену дәрежесі және әртүрлі тұздар ерітінділерінде олардың мәнін есептеу
   
3. 
   Гидролиздену реакциясын басқару әдістері
   

Тұздар гидролизі дегеніміз ерітілген тұз иондарының су иондарымен әрекеттесіп, ерітіндінің рН мәнінің өзгеруі арқылы жүретін реакцилар. Гидролизге ұшырайтын күшті қышқыл мен әлсіз негіз тұздары. (NH₄Cl, CuCl₂, FeCl₃), күшті негіз бен әлсіз қышқыл тұздары (Na₂CO₃, CH₃COONa, KCN), әлсіз негіз бен әлсіз қышқыл тұздары (NH₄)₂CO₃, CH₃COONH₄, Al₂(CO₃)₃). Күшті қышқыл мен күшті негіз тұздары гидролизге ұшырамайды. Бұндай тұздар диссоциациясы толық жүреді. Бұл кезде әлсіз қышқыл аниондары немесе әлсіз негіз катиондары еріткіш молекуласымен әрекеттесіп әлсіз қышқыл немесе әлсіз негіз түзеді. Мысалы:

NH₄⁺+ Cl^- + НОН ⇆ NH₄OН + H⁺+Cl^-

NH₄⁺+ НОН ⇆ NH₄OН + H⁺
Ерітінді қышқылдық реакцияны көрсетеді (рН< 7).

Судың диссоциациялануының тепе теңдігінің ығысуы болады, соның салдарынан оның бір ионының (ОН^-) ион NH₄⁺ пен байланысы әлсіз электролит NH₄ОН түзеді.