יסודות כימיה: מה זה מאגר?

א חיץ הוא פיתרון המכיל אחד חומצה חלשה וזה מלח או א בסיס חלש וזה מלח, העמיד בפני שינויים ב- pH. במילים אחרות, מאגר הוא תמיסה מימית של חומצה חלשה ובסיס מצומד שלה או בסיס חלש וחומצה מצומדת. חיץ עשוי להיקרא גם חיץ pH, חיץ יון מימן או פתרון חיץ.

חוצצים משמשים לשמירה על pH יציב בתמיסה, מכיוון שהם יכולים לנטרל כמויות קטנות של חומצה נוספת של הבסיס. עבור תמיסת חיץ נתונה, יש טווח pH עובד וכמות מוגדרת של חומצה או בסיס הניתנים לנטרול לפני שה- pH ישתנה. כמות החומצה או הבסיס שניתן להוסיף למאגר לפני שינוי ה- pH נקראת קיבולת המאגר שלה.

ה משוואת הנדרסון-האסלבלך ניתן להשתמש בו כדי למדוד את רמת החומציות המשוערת של מאגר. על מנת להשתמש במשוואה נכנסים לריכוז הראשוני או לריכוז הסטויו-מטרי במקום ריכוז שיווי המשקל.

הצורה הכללית של תגובה כימית חוצץ היא:

חה ⇌ ח⁺ + א⁻

• דם - מכיל מערכת חיץ ביקרבונט
• חיץ TRIS
• חיץ פוספט

כאמור, מאגרים שימושיים על פני טווחי pH ספציפיים. לדוגמה, הנה טווח החומציות של חומרי חיץ נפוצים:

כאשר מכינים פיתרון חיץ, pH של התמיסה מותאם בכדי לקבל אותו בטווח היעיל הנכון. בדרך כלל מתווספת חומצה חזקה, כמו חומצה הידרוכלורית (HCl), כדי להוריד את רמת החומציות של מאגרים חומציים. בסיס חזק, כמו תמיסת נתרן הידרוקסיד (NaOH), מתווסף להעלאת רמת החומציות של חוצצים אלקליין.

על מנת להבין כיצד עובד חיץ, שקול את הדוגמא של תמיסת חיץ שנעשתה על ידי המסת נתרן אצטט לחומצה אצטית. חומצה אצטית היא (כפי שאפשר לדעת מהשם) חומצה: CH₃COOH, בעוד שהנתרן אצטט מתנתק בתמיסה כדי להניב את הבסיס המצומד, יוני אצטט של CH₃מנהל עסקים^-. המשוואה לתגובה היא:

CH₃COOH (aq) + OH^-(aq) ⇆ CH₃מנהל עסקים^-(aq) + ח₂O (aq)

אם מוסיפה חומצה חזקה לתמיסה זו, יון האצטט מנטרל אותה:

CH₃מנהל עסקים^-(aq) + ח⁺(aq) ⇆ CH₃COOH (aq)

זה מסיט את שיווי המשקל של תגובת החיץ הראשונית, ושומר על רמת החומציות יציבה. בסיס חזק, לעומת זאת, היה מגיב עם החומצה האצטית.

מרבית המאגרים עובדים על טווח pH יחסית צר. חריג הוא חומצת לימון מכיוון שיש לה שלושה ערכי pKa. כאשר לתרכובת יש ערכי pKa מרובים, מתחם pH גדול יותר זמין למאגר. אפשר גם לשלב מאגרים, בתנאי שערכי ה- pKa שלהם קרובים (משתנים פי 2 או פחות), והתאמת ה- pH עם בסיס חזק או חומצה כדי להגיע לטווח הנדרש. לדוגמא, החיץ של McIvaine מוכן על ידי שילוב של תערובות של Na₂פו₄ וחומצה לימונית. בהתאם ליחס בין התרכובות, החוצץ עשוי להיות יעיל מ- pH 3.0 ל- 8.0. תערובת של חומצה לימונית, חומצה בורית, מונופוטסיום פוספט וחומצה דיביל ברביטואית יכולים לכסות את טווח החומציות בין 2.6 ל- 12!

• חוצץ הוא תמיסה מימית המשמשת לשמירה על pH של תמיסה כמעט קבועה.
• חוצץ מורכב מחומצה חלשה ובסיסה המצומד או בסיס חלש וחומצה מצומדת שלה.
• יכולת חיץ היא כמות החומצה או הבסיס שניתן להוסיף לפני שה pH של החיץ משתנה.
• דוגמא לפיתרון חיץ הוא ביקרבונט בדם, השומר על רמת החומציות הפנימית של הגוף.

• באטלר, ג'. נ. (1964). שיווי משקל יוני: גישה מתמטית. אדיסון-ווסלי. ע. 151.
• כרמודי, וולטר ר. (1961). "מוכן בקלות סדרות חוצצים רחבות טווח". י. כימ. לחנך. 38 (11): 559–560. doi:10.1021 / ed038p559
• חולניצקי, א. (1987). תגובות של חומצות ובסיסים בכימיה אנליטית. תורגם על ידי מאסון, מרי ר. הורווד. ISBN 0-85312-330-6.
• מנדהם, ג'.; דני, ר. ג.; בארנס, ג'. ד.; תומאס, מ. (2000). "נספח 5". ספר הלימוד של ווגל לניתוח כימי כמותי (מהדורה חמישית). הארלו: פירסון חינוך. ISBN 0-582-22628-7.
• עקרב, ר. (2000). יסודות חומצות, בסיסים, חוצצים ויישומם במערכות ביוכימיות. ISBN 0-7872-7374-0.