Hvorfor buffer modstå ændringer i PH, når en lille mængde syre eller base tilsættes?

Buffere modstår ændringer i pH, når små mængder syre eller base tilsættes på grund af deres unikke sammensætning. En buffer består typisk af en svag syre og dens konjugerede base, eller en svag base og dens konjugerede syre. Når en lille mængde syre tilsættes til en bufferopløsning, donerer den svage syre protoner (H+) til opløsningen, hvilket forhindrer et signifikant fald i pH. Omvendt, når en lille mængde base tilsættes, accepterer konjugatbasen protoner, hvilket forhindrer en signifikant stigning i pH.

Her er en forenklet forklaring:

1. Svag syrebuffer :

Overvej en bufferopløsning indeholdende en svag syre (HA) og dens konjugerede base (A-). Når en lille mængde syre tilsættes, sker følgende reaktion:

HA + H+ → A- + H3O+ (Hydroniumion)

I denne reaktion donerer den svage syre (HA) protoner til opløsningen og kombinerer med de tilsatte H+ ioner for at danne mere af dens konjugerede base (A-). Dette forhindrer et signifikant fald i pH, fordi de yderligere H+ ioner forbruges af den svage syre.

2. Svag basebuffer :

På samme måde kan en bufferopløsning indeholdende en svag base (B) og dens konjugerede syre (HB+) neutralisere små mængder tilsat base:

B + OH- → HB+ + H2O (vand)

I dette tilfælde accepterer konjugatsyren (HB+) de tilsatte hydroxidioner (OH-), omdanner dem til vandmolekyler og øger koncentrationen af ​​dens konjugerede base (B). Dette forhindrer en væsentlig stigning i pH, fordi de tilsatte OH-ioner effektivt fjernes.

Bufferkapaciteten eller bufferkapaciteten bestemmer, hvor meget syre eller base en buffer kan neutralisere, før dens pH ændres væsentligt. Denne kapacitet afhænger af koncentrationerne af den svage syre og dens konjugerede base (eller den svage base og dens konjugerede syre) i bufferopløsningen. Buffere er essentielle i forskellige applikationer, herunder biologiske systemer (hvor pH er afgørende for enzymaktivitet), analytisk kemi (vedligeholdelse af en stabil pH til titreringer) og industrielle processer (kontrol af pH i fremstillingen).