Буферы | Химия A-level | OCR, AQA, Edexcel

Буферы в мгновение ока! Откройте полный курс химии A-level по ссылке http://bit.ly/2lOThgX, созданный Барни Фидлером, экспертом по химии в SnapRevise. SnapRevise — ведущий в Великобритании ресурс для подготовки к A-level и GCSE, предлагающий комплексные видеокурсы, созданные преподавателями уровня A*. Наши курсы разработаны с учетом требований экзаменационных комиссий OCR, AQA, SNAB, Edexcel B, WJEC, CIE и IAL, и вкратце охватывают все важные концепции, требуемые каждой спецификацией. Помимо всех обучающих видео, наши курсы включают сотни видеороликов с экзаменационными вопросами, где мы покажем вам, как решать вопросы, и шаг за шагом разберем, как получить максимальный балл. Зарегистрируйтесь сегодня, и вместе мы сделаем химию A-level легкой прогулкой! В этом видео рассматриваются следующие ключевые моменты: 1. Что такое буферный раствор? 2. Кислотные буферы 3. Принцип работы буферов 4. Основные буферы 5. Природные буферы 6. Расчет pH буферов Что такое буферный раствор? Контроль pH раствора часто важен, особенно в биологических системах. Буферы позволяют это делать, используя равновесие для управления количеством ионов H+ и OH- в растворе. Буфер — это раствор, который минимизирует изменения pH при добавлении небольшого количества кислоты или основания. Важно понимать, что буферы не могут полностью предотвратить изменение pH, они могут лишь минимизировать его. Кислотные буферы Цель буфера — противодействовать любым незначительным изменениям pH и, следовательно, концентрации ионов H+. Кислотные буферы представляют собой смесь слабой кислоты HA и сопряженного с ней основания A-. Роль слабой кислоты: Что происходит с солью слабой кислоты: Избыток Ch3COO-(aq) сдвигает равновесие диссоциации влево. Кислотный буфер = слабая кислота + сопряженное основание. Мы могли бы настроить эту систему по-другому. Если вместо смешивания кислоты и соли мы смешали бы избыток кислоты с сильным основанием, то основание и кислота вступят в реакцию: Далее всё то же самое, что и выше. Как работают кислотные буферы? Что, если мы добавим небольшое количество кислоты? Это увеличит [H+]. Поскольку кислота и сопряженная щёлочь находятся в избытке, добавленный H+ будет почти полностью израсходован для восстановления равновесия и поддержания Ka постоянным. Ka постоянна. Как выглядит это новое равновесие? Концентрация ионов H+ изменилась лишь незначительно по сравнению с тем, что было до добавления кислоты, поэтому pH изменяется лишь незначительно. Что, если мы добавим небольшое количество щёлочи? Это уменьшит [H+]. Поскольку кислота и сопряженная щёлочь находятся в избытке, уменьшение концентрации ионов H+ будет практически полностью компенсировано, что позволит восстановить равновесие и поддерживать Ka постоянным. Концентрация ионов H+ изменилась незначительно по сравнению с концентрацией до добавления щёлочи, поэтому pH изменяется незначительно. Основные буферные растворы Они состоят из слабых оснований и их сопряженной кислоты и поддерживают значения pH выше 7,00. При добавлении небольшого количества кислоты: весь избыток ионов H+ расходуется, а концентрации NH3(aq) и NH4+(aq) остаются примерно постоянными, поскольку они находятся в избытке. При добавлении небольшого количества щёлочи: весь избыток ионов OH⁻️ расходуется, а концентрации NH3(aq) и NH4+(aq) остаются примерно постоянными, поскольку они находятся в избытке. Основный буферный раствор = основание + сопряженная кислота. Природные буферные растворы Буферные растворы часто встречаются в биологических системах, поскольку для множества организмов pH необходимо тщательно контролировать. У человека значение pH плазмы крови должно быть в пределах 7,35–7,45. Плохо, если оно падает ниже 7,35 или поднимается выше 7,45. Существует несколько буферных систем, поддерживающих pH крови в этом узком диапазоне. Наиболее важной из них является буфер, состоящий из ионизированной угольной кислоты и гидрокарбоната. Буферное действие направлено на стабилизацию pH. Большинство веществ в крови имеют кислую реакцию, поэтому чаще всего происходит следующая реакция: фермент затем преобразует накопленную угольную кислоту в водный раствор CO₂, который затем может быть преобразован в углекислый газ в легких и выдыхаться. Учащенное дыхание способствует выведению большего количества CO₂, что является одним из симптомов ацидоза, поскольку организм пытается удалить избыток кислоты. Расчет pH буферного раствора Чтобы определить pH любого раствора, нам необходимо рассчитать концентрацию ионов H+. Мы можем найти значение Ka для кислоты и действовать исходя из этого: Как и при расчёте pH для слабых кислот, мы предполагаем: Поскольку соль ионная, она полностью диссоциирует: Теперь мы можем рассчитать концентрацию ионов H+, а затем вычислить pH. Резюме Буферный раствор минимизирует изменения pH при добавлении небольших количеств кислоты или основания. Кислые буферные растворы состоят из слабой кислоты и сопряжённого с ней основания. Буферы используют равновесие для реакции с любыми дополнительным...