The larutan buffer atau buffer adalah mereka yang dapat menurunkan perubahan pH karena ion H 3 O + dan OH - . Dengan tidak adanya ini, beberapa sistem (seperti yang fisiologis) rusak, karena komponennya sangat sensitif terhadap perubahan pH yang tiba-tiba.
Sama seperti peredam kejut di mobil yang mengurangi dampak yang disebabkan oleh pergerakannya, penyangga melakukan hal yang sama tetapi dengan keasaman atau kebasaan larutan. Lebih lanjut, buffer menetapkan kisaran pH tertentu yang efisien.
Jika tidak, ion H 3 O + akan mengasamkan larutan (pH turun ke nilai di bawah 6), menghasilkan kemungkinan perubahan kinerja reaksi. Contoh yang sama dapat diterapkan untuk nilai pH basa, yaitu lebih besar dari 7.
karakteristik
Komposisi
Mereka pada dasarnya terdiri dari asam (HA) atau basa lemah (B), dan garam dari basa atau asam terkonjugasi. Akibatnya, ada dua jenis: buffer asam dan buffer alkali.
Buffer asam sesuai dengan pasangan HA / A - , di mana A - adalah basa konjugasi dari asam lemah HA dan berinteraksi dengan ion - seperti Na + - untuk membentuk garam natrium. Dengan cara ini, pasangan tersebut tetap sebagai HA / NaA, meskipun bisa juga berupa garam kalium atau kalsium.
Berasal dari asam lemah HA, ia menyangga rentang pH asam (kurang dari 7) menurut persamaan berikut:
HA + OH - => A - + H 2 O
Namun, sebagai asam lemah, basa konjugatnya dihidrolisis sebagian untuk meregenerasi sebagian HA yang dikonsumsi:
A - + H 2 O <=> HA + OH -
Di sisi lain, buffer alkali terdiri dari pasangan B / HB + , di mana HB + adalah asam terkonjugasi dari basa lemah. Umumnya, HB + membentuk garam dengan ion klorida, meninggalkan pasangan sebagai B / HBCl. Buffer berikut menyangga rentang pH dasar (lebih dari 7):
B + H 3 O + => HB + + H 2 O
Dan lagi, HB + dapat dihidrolisis sebagian untuk meregenerasi beberapa B yang dikonsumsi:
HB + + H 2 O <=> B + H 3 O +
Mereka menetralkan asam dan basa
Sementara buffer asam menyangga pH asam dan buffer basa pH basa, keduanya dapat bereaksi dengan ion H 3 O + dan OH - melalui rangkaian persamaan kimia berikut:
A - + H 3 O + => HA + H 2 O
HB + + OH - => B + H 2 O
Jadi, dalam kasus pasangan HA / A - , HA bereaksi dengan ion OH - , sedangkan A - -basa terkonjugasinya- bereaksi dengan H 3 O + . Adapun pasangan B / HB + , B bereaksi dengan ion H 3 O + , sedangkan HB + - asam terkonjugasinya - dengan OH - .
Ini memungkinkan kedua buffer menetralkan spesies asam dan basa. Hasil di atas dibandingkan dengan, misalnya, penambahan mol OH - secara konstan , adalah penurunan variasi pH (ΔpH):
Gambar di atas menunjukkan buffer pH terhadap basa kuat (OH - donor ).
Awalnya pH bersifat asam karena adanya HA. Ketika basa kuat ditambahkan, mol pertama A terbentuk - dan penyangga mulai berlaku.
Namun, ada area di kurva yang kemiringannya tidak terlalu curam; Artinya, redaman lebih efisien (kotak kebiruan).
Efisiensi
Ada beberapa cara untuk memahami konsep efisiensi redaman. Salah satunya adalah menentukan turunan kedua kurva pH versus volume basa, mencari nilai minimum V, 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 (/)
Di sini B menunjukkan basa, A asam, dan pK a adalah logaritma terkecil dari konstanta asam. Persamaan ini berlaku baik untuk jenis asam HA, dan untuk asam terkonjugasi HB + .
Jika sangat besar sehubungan dengan, log () mengambil nilai yang sangat negatif, yang dikurangi dari pK a . Sebaliknya, jika nilainya sangat kecil, nilai log () mengambil nilai yang sangat positif, yang ditambahkan ke pK a . Namun, jika =, log () adalah 0 dan pH = pK a .
Apa arti semua hal di atas? Bahwa ΔpH akan lebih besar dalam kondisi ekstrem yang dipertimbangkan untuk persamaan tersebut, sedangkan pH akan menjadi minimum dengan pH sama dengan pK a ; dan karena pK a adalah karakteristik dari setiap asam, nilai ini menentukan kisaran pK a ± 1.
Nilai pH dalam kisaran ini adalah nilai yang buffernya paling efisien.
Persiapan
Untuk menyiapkan solusi buffer, langkah-langkah berikut harus diperhatikan:
- Ketahui pH yang dibutuhkan dan, oleh karena itu, yang ingin Anda jaga agar tetap konstan selama reaksi atau proses.
- Mengetahui pH, kita mencari di antara semua asam lemah, yang pK a lebih dekat dengan nilai ini.
- Setelah spesies HA dipilih dan konsentrasi buffer dihitung (bergantung pada berapa banyak basa atau asam yang perlu dinetralkan), jumlah garam natrium yang diperlukan ditimbang.
Contoh
Asam asetat memiliki pK a 4,75, CH 3 COOH; oleh karena itu, campuran dari jumlah yang ditentukan dari asam dan natrium asetat ini, CH 3 COONa, membentuk penyangga yang menyangga secara efisien pada kisaran pH (3,75-5,75).
Contoh asam monoprotik lainnya adalah asam benzoat (C 6 H 5 COOH) dan asam format (HCOOH). Untuk masing-masing nilai pK a tersebut adalah 4,18 dan 3,68; Oleh karena itu, rentang pH-nya dengan buffering tertinggi adalah (3.18-5.18) dan (2.68-4.68).
Selanjutnya asam poliprotik seperti asam fosfat (H 3 PO 4 ) dan karbon (H 2 CO 3 ) memiliki banyak nilai pK sehingga proton dapat dilepaskan. Jadi, H 3 PO 4 memiliki tiga pK a (2.12, 7.21 dan 12.67) dan H 2 CO 3 memiliki dua (6.352 dan 10.329).
Jika Anda ingin mempertahankan pH 3 dalam suatu larutan, Anda dapat memilih antara buffer HCOONa / HCOOH (pK a = 3,68) dan NaH 2 PO 4 / H 3 PO 4 (pK a = 2,12).
Buffer pertama, dari asam format, lebih dekat ke pH 3 daripada buffer asam fosfat; Oleh karena itu, buffer HCOONa / HCOOH lebih baik pada pH 3 daripada NaH 2 PO 4 / H 3 PO 4 .
Referensi
- Day, R., & Underwood, A. Quantitative Analytical Chemistry (edisi ke-5). PEARSON Prentice Hall, hlm 188-194.
- Avsar Aras. (20 April 2013). Guncangan Mini. Diperoleh pada 9 Mei 2018, dari: commons.wikimedia.org
- Wikipedia. (2018). Solusi penyangga. Diperoleh pada 9 Mei 2018, dari: en.wikipedia.org
- Assoc. Prof. Lubomir Makedonski, PhD. . Solusi penyangga. Universitas Kedokteran Varna.
- Kolektif Chem. Tutorial penyangga. Diperoleh pada 9 Mei 2018, dari: chemcollective.org
- askIITians. (2018). Solusi Buffer. Diperoleh pada 9 Mei 2018, dari: askiitians.com
- Quimicas.net (2018). Contoh Solusi Buffer, Buffer atau Buffer. Diperoleh pada 9 Mei 2018, dari: quimicas.net