Buffertkapacitet

Hej,

Varför buffertkapacitet är bäst när proportionen av dess syra och korresponderande bas är 1:1?

Jag har hittat på min egen förklaring. Kan ni rätta mig om den är felaktig?

Buffert 1:1 har bästa kapacitet vid tillsättning både syra och bas eftersom denna proportion ger större möjlighet till att jämvikten kan återhämtas (det blir lika proportioner av H⁺ och Ac^- joner som kan förvandlas tillbaka till HAc för att nå pKa som motsvarar pH - enligt Henderson-Hasselbachs ekvationen).

Saknas H+ eller Ac- så är det omöjligt att skapa rätt pH genom kombination av dessa joner till den "neutrala" HAc och i motsatt riktning. Dvs att antingen H+ eller Ac- blir en begränsande reagent för jämvikts reaktionen som sker när en svag syra löses i vatten (i fall om dess proportion inte är 1:1)

Det framgår inte vilken jämvikt du menar.

Jämvikten är dock inte så relevant, eftersom jämvikten av bufferten kommer förskjutas när syra eller bas tillsätts. Av intresse är istället buffertens kapacitet att bibehålla pH, genom att just förskjuta jämvikten mellan syra-/basformen av bufferten, vilket sker med en ökande koncentration av H₃O⁺ eller OH^-.

Om du jämför med en annan situation istället, med ett förhållande av bufferten 3:1 (syra:bas). Hur väl skulle detta förhållande kunna ta emot tillsats av lika stora mängder av H₃O⁺ respektive OH^- ?

Vilket skulle bufferten vid 3:1 klara av bäst? Och varför?

mag1 skrev:
Det framgår inte vilken jämvikt du menar.

Jämvikt mellan produkterna (H⁺ och Ac^-) och det odissocierade ämnet (HAc) - Ka

mag1 skrev:

Om du jämför med en annan situation istället, med ett förhållande av bufferten 3:1 (syra:bas). Hur väl skulle detta förhållande kunna ta emot tillsats av lika stora mängder av H₃O⁺ respektive OH^- ?

Vilket skulle bufferten vid 3:1 klara av bäst? Och varför?

Förhållande 3:1 skulle klara bäst tillsats av OH^-eftersom det finns mycket vätejoner som neutraliserar bas och på så sätt blir pH oförändrat.

Men förhållande 1:1 tar emot ännu mer OH^-än 3:1 (och även mer än 9:1 vilket jag själv upptäckte) och det jag undrar över.

Aquamarinalena skrev:
mag1 skrev:

Om du jämför med en annan situation istället, med ett förhållande av bufferten 3:1 (syra:bas). Hur väl skulle detta förhållande kunna ta emot tillsats av lika stora mängder av H₃O⁺ respektive OH^- ?

Vilket skulle bufferten vid 3:1 klara av bäst? Och varför?

Förhållande 3:1 skulle klara bäst tillsats av OH^-eftersom det finns mycket vätejoner som neutraliserar bas och på så sätt blir pH oförändrat.

Men förhållande 1:1 tar emot ännu mer OH^-än 3:1 (och även mer än 9:1 vilket jag själv upptäckte) och det jag undrar över.

Det låter underligt. Vilken buffert var det du undersökte, var det ättiksyra?

Och hur blandade du bufferten för att få dessa förhållanden, d.v.s. vilka lösningar/salt blandade du?

mag1 skrev:
Aquamarinalena skrev:
mag1 skrev:

Om du jämför med en annan situation istället, med ett förhållande av bufferten 3:1 (syra:bas). Hur väl skulle detta förhållande kunna ta emot tillsats av lika stora mängder av H₃O⁺ respektive OH^- ?

Vilket skulle bufferten vid 3:1 klara av bäst? Och varför?

Förhållande 3:1 skulle klara bäst tillsats av OH^-eftersom det finns mycket vätejoner som neutraliserar bas och på så sätt blir pH oförändrat.

Men förhållande 1:1 tar emot ännu mer OH^-än 3:1 (och även mer än 9:1 vilket jag själv upptäckte) och det jag undrar över.

Det låter underligt. Vilken buffert var det du undersökte, var det ättiksyra?

Och hur blandade du bufferten för att få dessa förhållanden, d.v.s. vilka lösningar/salt blandade du?

Ja, det var acetatbuffert.

Jag tog ättiksyra 0,2 M och natriumacetat lösning 0,2 M. Blandade de lösningarna 9:1, 1:1 och 1:9. Dess faktiska pH värdena var nära beräknat pH (därför var jag säker på att jag blandade korrekt).

För att ändra pH i de lösningarna på en pH-enhet (t ex från pH 3,44 till 4,44) gick det

3,35 ml av 1,0 M NaOH för 9:1

3,75 ml för 1:1

0,65 ml för 1:9

När jag tillsatte 1 M HCl till samma lösningar så det gick

1,1 ml HCl för 9:1

3,8 ml för 1:1

3,3 ml för 1:9 (och även samma resultat för syran fast tvärtom)

Så praktiken stämmer med teori - att 1:1 buffert har bäst kapacitet (fast det känns så som en syrare buffert borde ta emot mera bas och tvärtom)

När jag sökte information om buffertkapacitets beroende av dess koncentration så jag igen stötte på den magiska(!) proportionen 1:1.

Ju lägre är buffertskoncentration desto lättare att förstöra balansen 1:1 vid tillsats av syra eller bas (det lät ungefär så).

Buffertformeln förklarar det här bra: $pH =pKa+\frac{[A^-]}{[HA]$ är användbar för att förklara det här.

Om pH = pKa så finns det lika gott om både syra och bas som kan ta hand om och reagera med bas respektive syra, så bufferten kan skydda mot båda.

Om pH är 1 enhet över pKa, finns det 10 ggr mer av basen än av syran, så bufferten skyddar bra mot tillsats av syra, men inte mot tillsats av bas.

Om pH är en enhet under pKa skyddar bufferten mot tillsats av bas, men inte mot syra.

Smaragdalena skrev:
Buffertformeln förklarar det här bra: $pH =pKa+\frac{[A^-]}{[HA]$ är användbar för att förklara det här.

Om pH = pKa så finns det lika gott om både syra och bas som kan ta hand om och reagera med bas respektive syra, så bufferten kan skydda mot båda.

Om pH är 1 enhet över pKa, finns det 10 ggr mer av basen än av syran, så bufferten skyddar bra mot tillsats av syra, men inte mot tillsats av bas.

Om pH är en enhet under pKa skyddar bufferten mot tillsats av bas, men inte mot syra.

OK. Men varför 1:1 buffert tar emot mer bas än 9:1 (syra:bas) buffert?

Min tanke var att 9:1 borde neutralisera mer bas än vad 1:1 gör. Men det stämmer varken med teorin eller praktiken.

Svara

Visa senaste svar