Karakteristik, Persiapan, dan Contoh Solusi Buffer

itu solusi penyangga atau buffer adalah mereka yang dapat mengurangi perubahan pH karena ion H₃O⁺ dan OH^-. Dengan tidak adanya ini, beberapa sistem (seperti fisiologis) terganggu, karena komponennya sangat sensitif terhadap perubahan tiba-tiba dalam pH..

Sama seperti peredam kejut di mobil mengurangi dampak yang disebabkan oleh gerakan mereka, buffer melakukan hal yang sama tetapi dengan keasaman atau kebasaan solusi. Terlebih lagi, larutan buffer membentuk kisaran pH spesifik yang efisien.

Kalau tidak, ion H₃O⁺ mengasamkan larutan (pH turun ke nilai di bawah 6), menghasilkan kemungkinan perubahan kinerja reaksi. Contoh yang sama dapat diterapkan untuk nilai pH dasar, yaitu lebih besar dari 7.

Indeks

• 1 Karakteristik
  • 1.1 Komposisi
  • 1.2 Netralkan asam dan basa
  • 1.3 Efisiensi
• 2 Persiapan
• 3 Contoh
• 4 Referensi

Fitur

Komposisi

Pada dasarnya mereka terdiri dari asam (HA) atau basa lemah (B), dan garam dari basa atau konjugat asamnya. Akibatnya, ada dua jenis: buffer asam dan buffer alkali.

Buffer asam berhubungan dengan pasangan HA / A^-, dimana A^- adalah basa konjugasi dari HA asam lemah dan berinteraksi dengan ion -seperti Na⁺- untuk membentuk garam natrium. Dengan cara ini, pasangan tetap sebagai HA / NaA, meskipun juga bisa berupa garam kalium atau kalsium.

Ketika berasal dari HA asam lemah, ia meredam rentang pH asam (kurang dari 7) sesuai dengan persamaan berikut:

HA + OH^- => A^- + H₂O

Namun, karena asam lemah, basa konjugasinya dihidrolisis sebagian untuk meregenerasi bagian dari HA yang dikonsumsi:

A^- + H₂O <=> HA + OH^-

Di sisi lain, buffer alkali terdiri dari pasangan B / HB⁺, dimana HB⁺ adalah asam konjugat dari basa lemah. Secara umum, HB⁺ membentuk garam dengan ion klorida, menjadikan pasangan sebagai B / HBCl. Buffer ini memiliki kisaran pH dasar (lebih dari 7):

B + H₃O⁺ => HB⁺ + H₂O

Dan lagi, HB⁺ dapat menghidrolisis sebagian untuk meregenerasi bagian B yang dikonsumsi:

HB⁺ + H₂O <=> B + H₃O⁺

Netralkan asam dan basa

Sementara buffer asam buffer asam pH dan buffer pH alkali, keduanya dapat bereaksi dengan ion H₃O⁺ dan OH^- melalui serangkaian persamaan kimia ini:

A^- + H₃O⁺ => HA + H₂O

HB⁺ + OH^- => B + H₂O

Dengan cara ini, dalam kasus pasangan HA / A^-, HA bereaksi dengan ion OH^-, sementara A^- -basa konjugasinya - bereaksi dengan H₃O⁺. Adapun pasangan B / HB⁺, B bereaksi dengan ion H₃O⁺, sedangkan HB⁺ -asam terkonjugasi - dengan OH^-.

Ini memungkinkan kedua larutan penyangga untuk menetralkan spesies asam dan basa. Hasil di atas versus, misalnya, penambahan konstan mol OH^-, adalah penurunan variasi pH (ΔpH):

Gambar atas menunjukkan buffer pH terhadap basa kuat (donor OH)^-).

Awalnya pH bersifat asam karena adanya HA. Ketika basa kuat ditambahkan, mol pertama A terbentuk^- dan buffer mulai berlaku.

Namun, ada area kurva di mana kemiringannya kurang curam; yaitu, di mana redaman lebih efisien (bingkai kebiruan).

Efisiensi

Ada beberapa cara untuk memahami konsep efisiensi penyangga. Salah satunya adalah untuk menentukan turunan kedua dari kurva pH versus volume basa, membersihkan V untuk nilai minimum, yaitu Veq / 2.

Veq adalah volume pada titik ekivalen; ini adalah volume basa yang dibutuhkan untuk menetralkan semua asam.

Cara lain untuk memahaminya adalah melalui persamaan Henderson-Hasselbalch yang terkenal:

pH = pK_a + log ([B] / [A])

Di sini B menunjukkan basa, A asam, dan pK_a ini adalah logaritma terendah keasaman konstan. Persamaan ini berlaku untuk spesies asam HA, dan asam terkonjugasi HB⁺.

Jika [A] sangat besar sehubungan dengan [B], log () mengambil nilai yang sangat negatif, yang dikurangi dari pK_a. Jika sebaliknya [A] sangat kecil sehubungan dengan [B], nilai log () mengambil nilai yang sangat positif, yang menambah pK_a. Namun, ketika [A] = [B], log () adalah 0 dan pH = pK_a.

Apa arti semua hal di atas? Bahwa ΔpH akan lebih besar di ekstrem yang dipertimbangkan untuk persamaan, sementara itu akan lebih kecil dengan pH sama dengan pK_a; dan sebagai pK_a adalah karakteristik dari masing-masing asam, nilai ini menentukan kisaran pK_a± 1.

Nilai pH dalam kisaran ini adalah nilai buffer yang lebih efisien.

Persiapan

Untuk menyiapkan solusi buffer, perlu diingat langkah-langkah berikut:

- Ketahui pH yang diperlukan dan, oleh karena itu, pH yang ingin Anda jaga agar tetap konstan selama reaksi atau proses.

- Mengetahui pH, kami mencari semua asam lemah, yang memiliki pK_a lebih dekat ke nilai ini.

- Setelah spesies HA telah dipilih dan konsentrasi buffer dihitung (tergantung pada berapa banyak basa atau asam yang diperlukan untuk menetralisir), jumlah garam natrium yang diperlukan ditimbang..

Contohnya

Asam asetat memiliki pK_a dari 4,75, CH₃COOH; Karena itu, campuran asam dan natrium asetat dalam jumlah tertentu, CH₃COONa, bentuk buffer yang secara efisien menyerap dalam kisaran pH (3,75-5,75).

Contoh lain dari asam monoprotik adalah asam benzoat (C₆H₅COOH) dan format (HCOOH). Untuk masing-masing nilai pK-nya_a mereka adalah 4.18 dan 3.68; oleh karena itu, rentang pH buffering mereka yang lebih tinggi adalah (3.18-5.18) dan (2.68-4.68).

Di sisi lain, asam poliprotik seperti fosfat (H₃PO₄) dan karbonik (H₂CO₃) memiliki banyak nilai pK_a sebagai proton dapat melepaskan. Jadi, huruf H₃PO₄ Ini memiliki tiga pK_a (2.12, 7.21 dan 12.67) dan H₂CO₃ memiliki dua (6.352 dan 10.329).

Jika Anda ingin mempertahankan pH 3 dalam larutan, Anda dapat memilih antara buffer HCOONa / HCOOH (pK_a= 3.68) dan NaH₂PO₄/ H₃PO₄ (pK_a= 2.12).

Buffer pertama, yaitu asam format, lebih dekat ke pH 3 daripada buffer asam fosfat; oleh karena itu, HCOONa / HCOOH meredam lebih baik pada pH 3 daripada NaH₂PO₄/ H₃PO₄.

Referensi

1. Day, R., & Underwood, A. Kimia Analitik Kuantitatif (edisi kelima.) PEARSON Prentice Hall, hal 188-194.
2. Avsar Aras. (20 April 2013). Guncangan Mini Diperoleh pada 9 Mei 2018, dari: commons.wikimedia.org
3. Wikipedia. (2018). Solusi penyangga. Diperoleh pada 9 Mei 2018, dari: en.wikipedia.org
4. Assoc. Prof. Lubomir Makedonski, PhD. [Dok.] Solusi penyangga. Universitas Kedokteran Varna.
5. Kolektif Chem. Tutorial penyangga. Diperoleh pada 9 Mei 2018, dari: chemcollective.org
6. askIITians. (2018). Solusi Penyangga. Diperoleh pada 9 Mei 2018, dari: askiitians.com
7. Quimicas.net (2018). Contoh Shock Absorber, Buffer atau Buffer Solutions. Diperoleh pada 9 Mei 2018, dari: quimicas.net