બફર ઉકેલોનું વર્ગીકરણ

ત્યાં કુદરતી અને કૃત્રિમ બફર ઉકેલો છે. કુદરતી બફર સોલ્યુશન એ રક્ત છે, જેમાં બાયકાર્બોનેટ, ફોસ્ફેટ, પ્રોટીન, હિમોગ્લોબિન અને એસિડ બફર સિસ્ટમ્સ હોય છે. કૃત્રિમ બફર સોલ્યુશન એ એસિટેટ બફર હોઈ શકે છે જેમાં CH3COOH હોય છે.

બફર સોલ્યુશન્સમાં એસિડિક પ્રતિક્રિયા હોઈ શકે છે (pH< 7) или щелочную (рН > 7). .

બફર સિસ્ટમ ચાર પ્રકારની હોઈ શકે છે:

1) નબળા એસિડ અને તેના આયન:

ઉદાહરણ તરીકે: એસિટેટ બફર સિસ્ટમ

CH 3 COONa અને CH 3 COOH, ક્રિયાની શ્રેણી pH = 3.8 - 5.8.

2) નબળો આધાર અને તેનું કેશન:

ઉદાહરણ તરીકે: એમોનિયા બફર સિસ્ટમ

NH 3 અને NH 4 Cl, ક્રિયાની શ્રેણી pH = 8.2 - 10.2.

3) એસિડ અને મધ્યમ મીઠાના આયન:

ઉદાહરણ તરીકે: કાર્બોનેટ બફર સિસ્ટમ

Na 2 CO 3 અને NaHCO 3, ક્રિયાની શ્રેણી pH = 9.3 - 11.

4) બે એસિડ ક્ષારનું મિશ્રણ:

ઉદાહરણ તરીકે: ફોસ્ફેટ બફર સિસ્ટમ

Na 2 HP0 4 અને NaH 2 PO 4, ક્રિયાની શ્રેણી pH = 7.4 - 8.

બફર સોલ્યુશન્સની ક્રિયા કરવાની પદ્ધતિ

ચાલો એસિટિક એસિડ અને સોડિયમ એસિટેટના બફર મિશ્રણના ઉદાહરણનો ઉપયોગ કરીને બફર સોલ્યુશનના ગુણધર્મો કયા આધારે છે તે સમજીએ.

1) પાણી સાથે પાતળું

એસિટિક એસિડ એક નબળું એસિડ છે; વધુમાં, સોડિયમ એસિટેટ (સમાન નામના આયનનો પ્રભાવ) ની હાજરીને કારણે તેનું વિયોજન વધુ ઘટે છે. બફર સોલ્યુશન હાઇડ્રોક્સાઇડ ટેટ્રાબોરેટ

ચાલો ધારીએ કે પ્રશ્નમાં ઉકેલ 10 અથવા 20 વખત પાણીથી ભળે છે. એવું લાગે છે કે એસિટિક એસિડની સાંદ્રતામાં તીવ્ર ઘટાડો થવાને કારણે, H + આયનોની સાંદ્રતા ઘટવી જોઈએ, પરંતુ આવું થતું નથી, કારણ કે મંદન સાથે એસિટિક એસિડના વિયોજનની ડિગ્રી વધે છે, કારણ કે સોડિયમ એસિટેટની સાંદ્રતા, જે આ દ્રાવણમાં એસિટિક એસિડના વિયોજનને દબાવી દે છે, ઘટે છે. તેથી, જ્યારે પાણીથી ભળે છે, ત્યારે pH વર્ચ્યુઅલ રીતે યથાવત રહેશે.

2) મજબૂત એસિડ ઉમેરવું

જ્યારે હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડ જેવા મજબૂત એસિડની થોડી માત્રા બફર મિશ્રણમાં ઉમેરવામાં આવે છે, ત્યારે પ્રતિક્રિયા થાય છે:

CH 3 COONa + HCl = NaCl + CH 3 COOH.

દ્રાવણમાં પ્રવેશતા H + આયનો એસિટિક એસિડના અણુઓમાં ઓછા પ્રમાણમાં વિયોજન સાથે જોડાઈ જશે. આમ, H+ આયનોની સાંદ્રતા ભાગ્યે જ વધશે અને દ્રાવણનું pH વ્યવહારીક રીતે બદલાશે નહીં.

જો શુદ્ધ પાણીમાં એસિડની સમાન માત્રા ઉમેરવામાં આવે, તો બધા H + આયન દ્રાવણમાં રહેશે, હાઇડ્રોજન આયનોની સાંદ્રતા ઘણી વખત વધશે અને દ્રાવણનું pH નોંધપાત્ર રીતે બદલાશે. અને હાઇડ્રોજન, જેમ તમે જાણો છો, સૌથી સામાન્ય રાસાયણિક તત્વ છે.

3) અલ્કલીનો થોડો જથ્થો ઉમેરવો

બફર મિશ્રણમાં ઉમેરાયેલ આલ્કલી એસિટિક એસિડ સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે:

CH 3 COOH + NaOH = CH 3 COONa + H 2 O.

OH - આયનો એસિટિક એસિડના H + આયનો દ્વારા અસંબંધિત પાણીના અણુઓમાં બંધાયેલા છે. જો કે, એસિટિક એસિડ પરમાણુઓના વિયોજનના પરિણામે આ આયનોની ખોટ ફરી ભરાઈ જાય છે. આમ, આલ્કલી ઉમેર્યા પછી સોલ્યુશનનો pH વર્ચ્યુઅલ રીતે યથાવત રહેશે.

જો તમે સ્વચ્છ પાણીમાં આલ્કલી ઉમેરો છો, તો બધા OH - આયનો ઉકેલમાં રહેશે. OH - આયનોની સાંદ્રતામાં તીવ્ર વધારો થશે, H + આયનોની સાંદ્રતા અનુરૂપ ઘટશે અને સોલ્યુશનનું pH નોંધપાત્ર રીતે બદલાશે.

જ્યારે અન્ય બફર મિશ્રણમાં ઓછી માત્રામાં એસિડ અને આલ્કલી ઉમેરવામાં આવે ત્યારે સમાન ઘટના જોવા મળે છે.

બફર ક્રિયાની પદ્ધતિ (એમોનિયા બફરના ઉદાહરણનો ઉપયોગ કરીને)

ચાલો એમોનિયા બફર સિસ્ટમના ઉદાહરણનો ઉપયોગ કરીને બફર સિસ્ટમની ક્રિયા કરવાની પદ્ધતિને ધ્યાનમાં લઈએ: NH 4 OH (NH 3 x H 2 O) + NH 4 C1.

એમોનિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ એક નબળું ઇલેક્ટ્રોલાઇટ છે; દ્રાવણમાં તે આંશિક રીતે આયનોમાં વિભાજિત થાય છે:

NH 4 OH<=>NH 4 + + OH -

જ્યારે એમોનિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડના દ્રાવણમાં એમોનિયમ ક્લોરાઇડ ઉમેરવામાં આવે છે, ત્યારે મીઠું, મજબૂત ઇલેક્ટ્રોલાઇટ તરીકે, NH 4 C1 > NH 4 + + C1 - આયનોમાં લગભગ સંપૂર્ણપણે વિસર્જન કરે છે - અને પાયાના વિયોજનને દબાવી દે છે, જેનું સંતુલન આયન તરફ જાય છે. વિપરીત પ્રતિક્રિયા. તેથી, C (NH 4 OH)? સી (આધાર); અને C (NH 4 +) ? સી (મીઠું).

જો બફર સોલ્યુશન C (NH 4 OH) = C (NH 4 C1), તો pH = 14 - pKosn. = 14 + લોગ 1.8.10-5 = 9.25.

સોલ્યુશનનું લગભગ સતત pH મૂલ્ય જાળવવા માટે બફર મિશ્રણની ક્ષમતા એ હકીકત પર આધારિત છે કે તેમના ઘટકો H+ અને OH- આયનોને દ્રાવણમાં રજૂ કરે છે અથવા આ દ્રાવણમાં થતી પ્રતિક્રિયાના પરિણામે રચાય છે. જ્યારે એમોનિયા બફર મિશ્રણમાં મજબૂત એસિડ ઉમેરવામાં આવે છે, ત્યારે H+ આયનો એમોનિયા અથવા એમોનિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ પરમાણુઓ સાથે જોડાય છે તેના બદલે H+ આયનોની સાંદ્રતામાં વધારો થાય છે અને દ્રાવણનું pH ઘટે છે.

આલ્કલી ઉમેરતી વખતે, OH - આયનો NH 4 + આયનોને બાંધશે, જે દ્રાવણનું pH વધારવાને બદલે સહેજ વિખરાયેલ સંયોજન બનાવે છે.

બફર સોલ્યુશનના ઘટકોમાંથી કોઈ એક (કન્જુગેટ બેઝ અથવા કન્જુગેટ એસિડ) સંપૂર્ણપણે ખાઈ જાય કે તરત જ બફરિંગ અસર બંધ થઈ જાય છે.

મજબૂત એસિડ અને પાયાના પ્રભાવને પ્રતિકાર કરવા માટે બફર સોલ્યુશનની ક્ષમતાને માત્રાત્મક રીતે દર્શાવવા માટે, બફર ક્ષમતા તરીકે ઓળખાતા મૂલ્યનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. જેમ જેમ બફર સોલ્યુશનની સાંદ્રતા વધે છે, એસિડ અથવા આલ્કલી ઉમેરવામાં આવે ત્યારે pH માં થતા ફેરફારોનો પ્રતિકાર કરવાની તેની ક્ષમતા વધે છે.

જ્યારે એસિડ અથવા આલ્કલીની થોડી માત્રા ઉમેરવામાં આવે ત્યારે ચોક્કસ મર્યાદામાં pH મૂલ્ય જાળવવા માટેના ઉકેલોની મિલકતને બફરિંગ ક્રિયા કહેવામાં આવે છે. બફરિંગ અસર ધરાવતા ઉકેલોને બફર મિશ્રણ કહેવામાં આવે છે.

ટાઇટ્રેશન કેસ માટે: ઓક્સાલિક એસિડ અને પોટેશિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ, ટાઇટ્રેશન વળાંક દોરો, ટાઇટ્રેશન કેસ સૂચવો, ટાઇટ્રેશન જમ્પ, સમાનતા બિંદુ, વપરાયેલ સૂચકાંકો

ટાઇટ્રેશન જમ્પ: pH = 4-10. % માં મહત્તમ ભૂલ 0.4 કરતા ઓછી છે.

સૂચક - thymolphthalein, phenolphthalein.

ઘટાડનાર એજન્ટ, તત્વોના સામયિક કોષ્ટકના કયા ઘટકો ઘટાડનાર એજન્ટ હોઈ શકે છે અને શા માટે?

રિડ્યુસિંગ એજન્ટ એ એક પદાર્થ છે જે પ્રતિક્રિયા દરમિયાન ઇલેક્ટ્રોન છોડી દે છે, એટલે કે. ઓક્સિડાઇઝ કરે છે.

ઘટાડતા એજન્ટો તટસ્થ અણુઓ, નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ બિન-ધાતુ આયનો, ઓછી ઓક્સિડેશન સ્થિતિમાં હકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ ધાતુના આયનો, મધ્યવર્તી ઓક્સિડેશન સ્થિતિમાં અણુઓ ધરાવતા જટિલ આયનો અને અણુઓ હોઈ શકે છે.

તટસ્થ અણુઓ. લાક્ષણિક ઘટાડતા એજન્ટો તેમના બાહ્ય ઉર્જા સ્તરમાં 1 થી 3 ઇલેક્ટ્રોન સાથેના અણુઓ છે. ઘટાડતા એજન્ટોના આ જૂથમાં ધાતુઓનો સમાવેશ થાય છે, એટલે કે. s-, d- અને f-તત્વો. બિન-ધાતુઓ, જેમ કે હાઇડ્રોજન અને કાર્બન, પણ ઘટાડતા ગુણધર્મો દર્શાવે છે. રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓમાં તેઓ ઇલેક્ટ્રોન છોડી દે છે.

મજબૂત ઘટાડતા એજન્ટો ઓછી આયનીકરણ સંભવિતતા ધરાવતા અણુઓ છે. આમાં તત્વોની સામયિક સિસ્ટમના પ્રથમ બે મુખ્ય પેટાજૂથોના તત્વોના અણુઓનો સમાવેશ થાય છે. મેન્ડેલીવ (આલ્કલી અને આલ્કલાઇન પૃથ્વી ધાતુઓ), તેમજ અલ, ફે, વગેરે.

સામયિક પ્રણાલીના મુખ્ય પેટાજૂથોમાં, અણુઓની વધતી ત્રિજ્યા સાથે તટસ્થ અણુઓની ઘટાડવાની ક્ષમતા વધે છે. તેથી, ઉદાહરણ તરીકે, Li - Fr શ્રેણીમાં, નબળા ઘટાડનાર એજન્ટ Li હશે, અને મજબૂત ઘટાડનાર એજન્ટ Fr હશે, જે સામાન્ય રીતે સામયિક કોષ્ટકના તમામ ઘટકોમાં સૌથી મજબૂત ઘટાડનાર એજન્ટ છે.

નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ નોનમેટલ આયનો. તટસ્થ નોનમેટલ અણુમાં એક અથવા વધુ ઇલેક્ટ્રોન ઉમેરીને નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ આયનો રચાય છે:

તેથી, ઉદાહરણ તરીકે, સલ્ફર અને આયોડિનના તટસ્થ અણુઓ, જેમાં તેમના બાહ્ય સ્તરોમાં 6 અને 7 ઇલેક્ટ્રોન હોય છે, અનુક્રમે 2 અને 1 ઇલેક્ટ્રોન ઉમેરી શકે છે, અને નકારાત્મક ચાર્જ આયનોમાં ફેરવી શકે છે.

નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ આયનો મજબૂત ઘટાડતા એજન્ટો છે, કારણ કે યોગ્ય પરિસ્થિતિઓમાં તેઓ માત્ર નબળા રીતે રોકાયેલા વધારાના ઇલેક્ટ્રોન જ નહીં, પણ તેમના બાહ્ય સ્તરેથી ઇલેક્ટ્રોન પણ છોડી શકે છે. તદુપરાંત, નોનમેટલ ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટ તરીકે વધુ સક્રિય છે, નકારાત્મક આયનની સ્થિતિમાં તેની ઘટાડવાની ક્ષમતા નબળી છે. અને ઊલટું, ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટ તરીકે નોનમેટલ જેટલું ઓછું સક્રિય હોય છે, તે રિડ્યુસિંગ એજન્ટ તરીકે નકારાત્મક આયન સ્થિતિમાં વધુ સક્રિય હોય છે.

સમાન ચાર્જ સાથે નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ આયનોની ઘટાડવાની ક્ષમતા અણુ ત્રિજ્યામાં વધારો સાથે વધે છે. તેથી, ઉદાહરણ તરીકે, હેલોજનના જૂથમાં, આયોડિન આયનમાં બ્રોમિન અને ક્લોરિન આયનો કરતાં વધુ ઘટાડો કરવાની ક્ષમતા હોય છે, જ્યારે ફ્લોરિનમાં ઘટાડો કરવાની ક્ષમતા બિલકુલ પ્રદર્શિત થતી નથી.

સૌથી ઓછી ઓક્સિડેશન સ્થિતિમાં હકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ મેટલ આયનો. સૌથી નીચી ઓક્સિડેશન સ્થિતિમાં મેટલ આયનો બાહ્ય શેલમાંથી ઇલેક્ટ્રોનનો માત્ર ભાગ ગુમાવવાના પરિણામે તટસ્થ અણુઓમાંથી રચાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, ટીન, ક્રોમિયમ, આયર્ન, તાંબુ અને સેરિયમના અણુઓ, જ્યારે અન્ય પદાર્થો સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે, ત્યારે શરૂઆતમાં ન્યૂનતમ સંખ્યામાં ઇલેક્ટ્રોન છોડી શકે છે.

ઓછી ઓક્સિડેશન અવસ્થામાં ધાતુના આયનો જો ઉચ્ચ ઓક્સિડેશન અવસ્થા ધરાવતા રાજ્યો તેમના માટે શક્ય હોય તો તે ઘટાડતા ગુણધર્મો પ્રદર્શિત કરી શકે છે.

OVR સમીકરણમાં, ઇલેક્ટ્રોનિક સંતુલન પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને ગુણાંકને ગોઠવો. ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટ અને ઘટાડનાર એજન્ટનો ઉલ્લેખ કરો.

K 2 Cr 2 O 7 + 6FeSO 4 + 7H 2 SO 4 = K 2 SO 4 + Cr 2 (SO 4) 3 + 3Fe 2 (SO 4) 3 + 7H 2 O

1 Cr 2 +6 +3e x 2 Cr 2 +3 ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટ

6 Fe +2 - 1е Fe +3 ઘટાડનાર એજન્ટ

2KMnO 4 + 5H 2 S + 3H 2 SO 4 = K 2 SO 4 + 2MnSO4 + 5S + 8H 2 O

2 Mn +7 + 5е Mn +2 ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટ

5 S -2 - 2е S 0 ઘટાડનાર એજન્ટ

જૈવિક પ્રવાહી, પેશીઓ અને અંગો.

આ જૈવિક માધ્યમો (રક્ત, લાળ, હોજરીનો રસ, વગેરે) ના એકદમ સતત pH મૂલ્યોમાં અને જ્યારે પ્રોટોલિથ્સના સંપર્કમાં આવે ત્યારે સામાન્ય pH મૂલ્યોને પુનઃસ્થાપિત કરવાની શરીરની ક્ષમતામાં વ્યક્ત થાય છે. સિસ્ટમ સપોર્ટિંગ પ્રોટોલિટીક હોમિયોસ્ટેસિસ,તેમાં માત્ર ફિઝિયોલોજિકલ મિકેનિઝમ્સ (પલ્મોનરી અને રેનલ કમ્પેન્સેશન) જ નહીં, પણ ફિઝીકોકેમિકલ પણ સામેલ છે: બફરિંગ એક્શન, આયન એક્સચેન્જ અને ડિફ્યુઝન.

લોહી અને અન્ય અવયવો અને પેશીઓનું સતત પીએચ સુનિશ્ચિત કરવું એ શરીરના સામાન્ય અસ્તિત્વ માટે સૌથી મહત્વપૂર્ણ સ્થિતિઓમાંની એક છે. આ જોગવાઈ શરીરમાં અસંખ્ય નિયમનકારી પ્રણાલીઓની હાજરી દ્વારા પ્રાપ્ત થાય છે, જેમાંથી સૌથી મહત્વપૂર્ણ બફર સિસ્ટમ્સ છે. બાદમાં શરીરમાં મુખ્ય સંકુલને જાળવવામાં મુખ્ય ભૂમિકા ભજવે છે.

વધુમાં, આ વિષય પરની સામગ્રી વિષયના અનુગામી વિષયો (પોટેન્ટિઓમેટ્રી, IUD સોલ્યુશનના ગુણધર્મો, વગેરે) અને બાયોકેમિસ્ટ્રી, માઇક્રોબાયોલોજી, હિસ્ટોલોજી, સ્વચ્છતા, શરીરવિજ્ઞાન જેવા વિષયોના અભ્યાસ માટે જરૂરી છે જ્યારે ડૉક્ટરની વ્યવહારિક પ્રવૃત્તિઓમાં COR વિકૃતિઓના પ્રકાર અને ગંભીરતાનું મૂલ્યાંકન.

બફર ઉકેલોને બોલાવ્યા હતા સોલ્યુશન્સ કે જે મજબૂત એસિડ અથવા બેઝની થોડી માત્રામાં પાતળું અથવા ઉમેરવામાં આવે ત્યારે સમાન pH મૂલ્ય જાળવી રાખે છે.પ્રોટોલિટીક બફર સોલ્યુશન્સ એ સમાન નામના આયનો ધરાવતા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સનું મિશ્રણ છે.

પ્રોટોલિટીક બફર સોલ્યુશન્સ મુખ્યત્વે બે પ્રકારના હોય છે:

એસિડિક એટલે કે. નબળું એસિડ અને તેના સંયોજક આધારનો વધુ પડતો સમાવેશ થાય છે (મજબૂત આધાર અને આ એસિડના આયન દ્વારા રચાયેલ મીઠું). ઉદાહરણ તરીકે: CH 3 COOH અને CH 3 COONa - એસિટેટ બફર

CH 3 COOH + H 2 O ↔ H 3 O + + CH 3 COO - અધિક સંયુક્ત

એસિડ આધાર

CH 3 COONa → Na + + CH 3 COO -

મૂળભૂત રાશિઓ, એટલે કે. જેમાં નબળો આધાર હોય છે અને તેના સંયુગેટ એસિડનો વધુ પડતો સમાવેશ થાય છે (એટલે ​​​​કે, મજબૂત એસિડ અને આ આધારના કેશન દ્વારા રચાયેલ મીઠું). ઉદાહરણ તરીકે: NH 4 OH અને NH 4 Cl - એમોનિયા બફર.

NH 3 + H 2 O ↔ OH - + NH 4 + અધિક સંયુગેટ

એસિડ આધાર

NH 4 Cl → Cl - + NH 4 +

બફર સિસ્ટમ સમીકરણની ગણતરી હેન્ડરસન-હેસેલબેક સૂત્રનો ઉપયોગ કરીને કરવામાં આવે છે:

pH = pK + લોગ, pOH = pK + લોગ,

જ્યાં pK = -log K D.

C - દાઢ અથવા સમકક્ષ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ સાંદ્રતા (C = V N)

બફર સોલ્યુશન્સની ક્રિયા કરવાની પદ્ધતિ

ચાલો એસિટેટ બફરના ઉદાહરણનો ઉપયોગ કરીને તેને ધ્યાનમાં લઈએ: CH 3 COOH + CH 3 COONA

એસિટેટ આયનોની ઊંચી સાંદ્રતા મજબૂત ઇલેક્ટ્રોલાઇટના સંપૂર્ણ વિયોજનને કારણે છે - સોડિયમ એસિટેટ, અને એસિટિક એસિડ, સમાન નામના આયનની હાજરીમાં, લગભગ બિન-આયનાઈઝ્ડ સ્વરૂપમાં દ્રાવણમાં અસ્તિત્વ ધરાવે છે.

1. જ્યારે હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડની થોડી માત્રા ઉમેરવામાં આવે છે, ત્યારે H + આયનો સંયુક્ત આધાર CH 3 COO સાથે જોડાય છે - નબળા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ CH 3 COOH માં દ્રાવણમાં હાજર હોય છે.

CH 3 COO‾ +H + ↔ CH 3 COOH (1)

સમીકરણ (1) થી તે સ્પષ્ટ છે કે મજબૂત એસિડ HC1 ને નબળા એસિડ CH 3 COOH ની સમકક્ષ રકમ દ્વારા બદલવામાં આવે છે. CH 3 COOH ની માત્રા વધે છે અને ડબલ્યુ. ઓસ્ટવાલ્ડના મંદન કાયદા અનુસાર, વિયોજનની ડિગ્રી ઘટે છે. પરિણામે, બફરમાં H + આયનોની સાંદ્રતા વધે છે, પરંતુ ખૂબ જ ઓછી. pH સ્થિર રહે છે.

બફરમાં એસિડ ઉમેરતી વખતે, pH સૂત્ર દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે:

pH = pK + લોગ

2. જ્યારે બફરમાં અલ્કલીનો થોડો જથ્થો ઉમેરવામાં આવે છે, ત્યારે તે CH 3 COOH સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે. એસિટિક એસિડના પરમાણુઓ હાઇડ્રોક્સાઇડ આયનો સાથે પ્રતિક્રિયા કરીને H 2 O અને CH 3 COO ‾ બનાવશે:

CH 3 COOH + OH ‾ ↔ CH 3 COO‾ + H 2 O (2)

પરિણામે, અલ્કલીનું સ્થાન નબળું મૂળભૂત મીઠું CH 3 COONa ની સમકક્ષ માત્રામાં લેવામાં આવે છે. CH 3 COOH નું પ્રમાણ ઘટે છે અને ડબલ્યુ. ઓસ્ટવાલ્ડના મંદન કાયદા અનુસાર, બાકીના અસંબંધિત CH 3 COOH પરમાણુઓની સંભવિત એસિડિટીને કારણે વિયોજનની ડિગ્રી વધે છે. પરિણામે, H + આયનોની સાંદ્રતા વર્ચ્યુઅલ રીતે યથાવત રહે છે. pH સ્થિર રહે છે.

આલ્કલી ઉમેરતી વખતે, pH સૂત્ર દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે:

pH = pK + લોગ

3. બફરને પાતળું કરતી વખતે, pH પણ બદલાતું નથી, કારણ કે વિયોજન સ્થિરતા અને ઘટકોનો ગુણોત્તર યથાવત રહે છે.

આમ, બફરના pH પર આધાર રાખે છે: વિયોજન સ્થિરાંકો અને ઘટકોના સાંદ્રતા ગુણોત્તર. આ મૂલ્યો જેટલા ઊંચા છે, બફરનું pH જેટલું ઊંચું છે. જ્યારે ઘટક ગુણોત્તર એક સમાન હોય ત્યારે બફરનો pH સૌથી વધુ હશે.

બફરને માત્રાત્મક રીતે દર્શાવવા માટે, ખ્યાલ રજૂ કરવામાં આવ્યો છે બફર ક્ષમતા.

વ્યાખ્યા.

લેબોરેટરી પ્રેક્ટિસમાં, ચોક્કસ pH મૂલ્ય ધરાવતા ઉકેલો સાથે કામ કરવું ઘણીવાર જરૂરી છે. આવા ઉકેલોને બફર સોલ્યુશન કહેવામાં આવે છે.

બફર ઉકેલો- સોલ્યુશન્સ કે જેનું pH વર્ચ્યુઅલ રીતે યથાવત રહે છે જ્યારે એસિડ અને બેઝની થોડી માત્રા તેમાં ઉમેરવામાં આવે છે અથવા જ્યારે તે પાતળું થાય છે.

બફર સોલ્યુશન્સ ચાર પ્રકારના હોઈ શકે છે:

1. નબળા એસિડ અને તેનું મીઠું.ઉદાહરણ તરીકે, એસિટેટ બફર સોલ્યુશન CH 3 COOH + CH 3 COONa (pH = 4.7).

2. નબળો આધાર અને તેનું મીઠું.ઉદાહરણ તરીકે, એમોનિયા બફર સોલ્યુશન NH 4 OH + NH 4 Cl (pH = 9.2).

3. બે એસિડ ક્ષારનો ઉકેલ.ઉદાહરણ તરીકે, ફોસ્ફેટ બફર સોલ્યુશન NaH 2 PO 4 + Na 2 HPO 4 (pH=8). આ કિસ્સામાં, મીઠું નબળા એસિડની ભૂમિકા ભજવે છે.

એમિનો એસિડ અને પ્રોટીન બફર સોલ્યુશન્સ.

ક્રિયાની પદ્ધતિ.

બફર સોલ્યુશન્સની ક્રિયા એ હકીકત પર આધારિત છે કે બફર આયનો અથવા પરમાણુઓ H + અથવા OH - એસિડ અથવા આલ્કલીના આયનોને બાંધે છે અને નબળા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ બનાવે છે. ઉદાહરણ તરીકે, જો હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડને એસિટેટ બફર સોલ્યુશન CH 3 COOH + CH 3 COONa માં ઉમેરવામાં આવે, તો પ્રતિક્રિયા થશે:

CH 3 COONa + HCl = CH 3 COOH + NaCl

CH 3 COO - + H + = CH 3 COOH

CH 3 COO - આયનો, હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડના H + cations સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરીને, એસિટિક એસિડના પરમાણુઓ બનાવે છે; H + દ્રાવણમાં એકઠું થતું નથી, તેથી તેમની સાંદ્રતા વ્યવહારીક રીતે બદલાતી નથી, અને તેથી ઉકેલનું pH મૂલ્ય બદલાતું નથી.

જ્યારે એસીટેટ બફર સોલ્યુશનમાં આલ્કલી (ઉદાહરણ તરીકે, NaOH) ઉમેરવામાં આવે છે, ત્યારે નીચેની પ્રતિક્રિયા થાય છે:

CH 3 COOH + NaOH = CH 3 COONa + H 2 O

CH 3 COOH + OH - = CH 3 COO - + H 2 O

એસિટિક એસિડના H + કેશન્સ OH - આલ્કલી આયનો સાથે મળીને પાણી બનાવે છે. એસિડની સાંદ્રતા ઘટે છે. ખર્ચેલા H + cations ને બદલે, એસિટિક એસિડ CH 3 COOH ના વિયોજનના પરિણામે, H + cations ફરીથી દેખાય છે અને તેમની અગાઉની સાંદ્રતા પુનઃસ્થાપિત થાય છે અને ઉકેલનું pH મૂલ્ય બદલાતું નથી.

બફર ક્ષમતા.

કોઈપણ બફર સોલ્યુશન વ્યવહારીક રીતે સ્થિર pH જાળવી રાખે છે જ્યાં સુધી ચોક્કસ માત્રામાં એસિડ અથવા આલ્કલી ઉમેરવામાં ન આવે, એટલે કે તેમાં ચોક્કસ બફર ક્ષમતા.

બફર ક્ષમતા -તે મજબૂત એસિડ અથવા આલ્કલીની મર્યાદિત માત્રા (મોલ) છે જેને બફર સોલ્યુશનના 1 લિટરમાં ઉમેરી શકાય છે જેથી તેનો pH એક કરતા વધુ ન બદલાય.

તૈયારી.

જો એક ઘટકની સાંદ્રતા બીજાની સાંદ્રતા કરતા 10 ગણી અથવા વધુ અલગ હોય તો બફર ગુણધર્મો ખૂબ નબળા હોય છે. તેથી, બફર સોલ્યુશન્સ ઘણીવાર બંને ઘટકોના સમાન સાંદ્રતાના ઉકેલોને મિશ્રિત કરીને અથવા એક ઘટકના ઉકેલમાં યોગ્ય માત્રામાં રીએજન્ટ ઉમેરીને તૈયાર કરવામાં આવે છે, જે સંયુક્ત સ્વરૂપની સમાન સાંદ્રતાની રચના તરફ દોરી જાય છે.

એમોનિયા બફર મિશ્રણ તૈયાર કરવા માટે, 10% ના સમૂહ અપૂર્ણાંક સાથે 100 મિલી NH 4 Cl દ્રાવણ અને 100 ml NH 4 OH દ્રાવણને 10% ના સમૂહ અપૂર્ણાંક સાથે મિક્સ કરો અને પરિણામી મિશ્રણને નિસ્યંદિત પાણીથી 1 લિટરમાં પાતળું કરો.

અરજી.

પ્રતિક્રિયાઓ દરમિયાન માધ્યમનું ચોક્કસ pH મૂલ્ય બનાવવા અને જાળવવા માટે રાસાયણિક વિશ્લેષણ અને બાયોકેમિકલ વિશ્લેષણમાં બફર સોલ્યુશન્સનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે.

ઉદાહરણ તરીકે, Ba 2+ આયનોને Ca 2+ આયનોથી ડીક્રોમેટ આયનો Cr 2 O 7 2 સાથે વરસાદ દ્વારા અલગ કરવામાં આવે છે- એસીટેટ બફર સોલ્યુશનની હાજરીમાં; જ્યારે કોમ્પ્લેક્સમેટ્રી દ્વારા ટ્રિલોન બીનો ઉપયોગ કરીને ઘણા ધાતુના કેશન નક્કી કરવામાં આવે છે, ત્યારે એમોનિયા બફર સોલ્યુશનનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે.

બફર સોલ્યુશન્સ જૈવિક પ્રવાહી અને પેશીઓની સ્થિરતા સુનિશ્ચિત કરે છે. શરીરમાં મુખ્ય બફર સિસ્ટમો હાઇડ્રોકાર્બોનેટ, હિમોગ્લોબિન, ફોસ્ફેટ અને પ્રોટીન છે. તદુપરાંત, બધી બફર સિસ્ટમ્સની ક્રિયા એકબીજા સાથે જોડાયેલી છે. બહારથી આવતા અથવા મેટાબોલિક પ્રક્રિયા દરમિયાન બનેલા હાઇડ્રોજન આયનો બફર સિસ્ટમના ઘટકોમાંથી એક દ્વારા બંધાયેલા હોય છે. જો કે, કેટલાક રોગો સાથે, લોહીના pH મૂલ્યમાં ફેરફાર થઈ શકે છે. લોહીના pH મૂલ્યમાં સામાન્ય pH મૂલ્ય 7.4 થી એસિડિક પ્રદેશમાં પરિવર્તન કહેવાય છે. એસિડિસિસ, આલ્કલાઇન પ્રદેશમાં - આલ્કલોસિસએસિડિસિસ ડાયાબિટીસ મેલીટસ, લાંબા સમય સુધી શારીરિક કાર્ય અને બળતરા પ્રક્રિયાઓના ગંભીર સ્વરૂપોમાં થાય છે. ગંભીર રેનલ અથવા લીવર નિષ્ફળતા અથવા શ્વસન નિષ્ફળતાના કિસ્સામાં આલ્કલોસિસ થઈ શકે છે.

પ્રકરણ 6. પ્રોટોલિટીક બફર સિસ્ટમ્સ

પ્રકરણ 6. પ્રોટોલિટીક બફર સિસ્ટમ્સ

કોઈપણ પરિબળમાં ફેરફાર જે પદાર્થોની સિસ્ટમની રાસાયણિક સંતુલનની સ્થિતિને પ્રભાવિત કરી શકે છે તે તેનામાં એક પ્રતિક્રિયાનું કારણ બને છે જે બદલાવનો સામનો કરવાનો પ્રયાસ કરે છે.

એ. લે ચેટેલિયર

6.1. બફર સિસ્ટમ્સ. બફર સિસ્ટમ્સના સિદ્ધાંતની વ્યાખ્યા અને સામાન્ય જોગવાઈઓ. બફર સિસ્ટમ્સનું વર્ગીકરણ

પ્રોટોલિટીક હોમિયોસ્ટેસિસને ટેકો આપતી પ્રણાલીઓમાં માત્ર શારીરિક મિકેનિઝમ્સ (પલ્મોનરી અને રેનલ વળતર) જ નહીં, પણ ભૌતિક રાસાયણિક બફરિંગ અસરો, આયન વિનિમય અને પ્રસારનો પણ સમાવેશ થાય છે. આપેલ સ્તરે એસિડ-બેઝ સંતુલન જાળવવું એ બફર સિસ્ટમ્સની ક્રિયા દ્વારા પરમાણુ સ્તરે સુનિશ્ચિત થાય છે.

પ્રોટોલિટીક બફર સિસ્ટમ્સ એવા ઉકેલો છે જે એસિડ અને આલ્કલીસ ઉમેરતી વખતે અને મંદન દરમિયાન બંનેમાં સતત pH મૂલ્ય જાળવી રાખે છે.

હાઇડ્રોજન આયનોની સતત સાંદ્રતા જાળવવા માટે કેટલાક ઉકેલોની ક્ષમતા કહેવામાં આવે છે બફર ક્રિયા,જે પ્રોટોલિટીક હોમિયોસ્ટેસિસની મુખ્ય પદ્ધતિ છે. બફર્સ નબળા આધાર અથવા નબળા એસિડ અને તેમના મીઠાનું મિશ્રણ છે. બફર સોલ્યુશન્સમાં, મુખ્ય "સક્રિય" ઘટકો એ પ્રોટોન દાતા અને સ્વીકારનાર છે, બ્રોન્સ્ટેડના સિદ્ધાંત અનુસાર, અથવા ઇલેક્ટ્રોન જોડી દાતા અને સ્વીકારનાર, લેવિસના સિદ્ધાંત અનુસાર, એસિડ-બેઝ જોડીનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે.

બફર સિસ્ટમના નબળા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ એસિડ અથવા પાયાના વર્ગ સાથે સંબંધિત છે કે કેમ તેના આધારે અને ચાર્જ થયેલા કણોના પ્રકાર અનુસાર, તેને ત્રણ પ્રકારમાં વહેંચવામાં આવે છે: એસિડિક, મૂળભૂત અને એમ્ફોલિટીક. એક અથવા વધુ બફર સિસ્ટમો ધરાવતા દ્રાવણને બફર સોલ્યુશન કહેવામાં આવે છે. બફર ઉકેલો બે રીતે તૈયાર કરી શકાય છે:

મજબૂત ઇલેક્ટ્રોલાઇટ સાથે નબળા ઇલેક્ટ્રોલાઇટનું આંશિક નિષ્ક્રિયકરણ:

નબળા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સના ઉકેલોને તેમના ક્ષાર (અથવા બે ક્ષાર) સાથે મિશ્રિત કરીને: CH 3 COOH અને CH 3 COONa; NH 3 અને NH 4 Cl; NaH2PO4

અને Na 2 HPO 4 .

ઉકેલોમાં નવી ગુણવત્તાના ઉદભવનું કારણ - બફરિંગ એક્શન - અનેક પ્રોટોલિટીક સંતુલનનું સંયોજન છે:

સંયુક્ત એસિડ-બેઝ જોડી B/BH + અને A - /HAને બફર સિસ્ટમ કહેવામાં આવે છે.

લે ચેટેલિયરના સિદ્ધાંત અનુસાર, દ્રાવણમાં નબળા એસિડ HB + H 2 O ↔ H 3 O + + B - એક મજબૂત એસિડ અથવા આયનો B ધરાવતું મીઠું ઉમેરવાથી, એક આયનીકરણ પ્રક્રિયા થાય છે, જે સંતુલનને ડાબી તરફ ખસેડે છે ( સામાન્ય આયન અસર) B - + H 2 O ↔ HB + OH -, અને આલ્કલીનો ઉમેરો (OH -) - જમણી બાજુએ, કારણ કે તટસ્થતા પ્રતિક્રિયાને લીધે હાઇડ્રોનિયમ આયનોની સાંદ્રતા ઘટશે.

જ્યારે બે અલગ-અલગ સંતુલન (એસિડ આયનાઇઝેશન અને આયન હાઇડ્રોલિસિસ) ને જોડવામાં આવે છે, ત્યારે તે તારણ આપે છે કે સમાન બાહ્ય પરિબળો (હાઇડ્રોનિયમ અને હાઇડ્રોક્સાઇડ આયનો ઉમેરવા) ના પ્રભાવ હેઠળ તેમનામાં થતી પ્રક્રિયાઓ અલગ રીતે નિર્દેશિત કરવામાં આવે છે. વધુમાં, દરેક સંયુક્ત પ્રતિક્રિયાના ઉત્પાદનોમાંથી એકની સાંદ્રતા અન્ય પ્રતિક્રિયાની સંતુલન સ્થિતિને અસર કરે છે.

પ્રોટોલિટીક બફર સિસ્ટમ એ આયનીકરણ અને હાઇડ્રોલિસિસની પ્રક્રિયાઓનું સંયુક્ત સંતુલન છે.

બફર સિસ્ટમ સમીકરણ બફર સિસ્ટમની રચના પર બફર સોલ્યુશનના pH ની અવલંબન વ્યક્ત કરે છે:

સમીકરણનું વિશ્લેષણ દર્શાવે છે કે બફર સોલ્યુશનનું pH મૂલ્ય બફર સિસ્ટમ બનાવતા પદાર્થોની પ્રકૃતિ, ઘટકોની સાંદ્રતા અને તાપમાનના ગુણોત્તર પર આધારિત છે (કારણ કે pKa મૂલ્ય તેના પર નિર્ભર છે).

પ્રોટોલિટીક સિદ્ધાંત મુજબ, એસિડ, પાયા અને એમ્ફોલિટ્સ પ્રોટોલાઇટ્સ છે.

6.2. બફર સિસ્ટમ્સના પ્રકાર

એસિડ પ્રકારની બફર સિસ્ટમ્સ

એસિડિક બફર સિસ્ટમ એ નબળા એસિડ HB (પ્રોટોન દાતા) અને તેના મીઠું B - (પ્રોટોન સ્વીકારનાર) નું મિશ્રણ છે. તેઓ એસિડિક વાતાવરણ ધરાવે છે (pH<7).

હાઇડ્રોકાર્બોનેટ બફર સિસ્ટમ (બફર ઝોન pH 5.4-7.4) - નબળા કાર્બોનિક એસિડ H 2 CO 3 (પ્રોટોન દાતા) અને તેના મીઠું HCO 3 - (પ્રોટોન સ્વીકારનાર) નું મિશ્રણ.

હાઇડ્રોજન ફોસ્ફેટ બફર સિસ્ટમ (બફર ઝોન pH 6.2-8.2) - નબળા એસિડ H 2 PO 4 - (પ્રોટોન દાતા) અને તેનું મીઠું HPO 4 2- (પ્રોટોન સ્વીકારનાર) નું મિશ્રણ.

હિમોગ્લોબિન બફર સિસ્ટમ બે નબળા એસિડ્સ (પ્રોટોન દાતાઓ) દ્વારા રજૂ થાય છે - હિમોગ્લોબિન HHb અને ઓક્સિહેમોગ્લોબિન HHbO 2 અને તેમના સંયોજક નબળા પાયા (પ્રોટોન સ્વીકારનારા) - હિમોગ્લોબિનેટ - Hb - અને ઑક્સિહેમોગ્લોબિનેટ એનિઓન્સ HbO 2 -, અનુક્રમે.

મૂળભૂત પ્રકારની બફર સિસ્ટમો

મૂળભૂત બફર સિસ્ટમો નબળા આધાર (પ્રોટોન સ્વીકારનાર) અને તેના મીઠું (પ્રોટોન દાતા)નું મિશ્રણ છે. તેઓ સામાન્ય રીતે આલ્કલાઇન વાતાવરણ ધરાવે છે (pH >7).

એમોનિયા બફર સિસ્ટમ: નબળા આધાર NH 3 H 2 O (પ્રોટોન સ્વીકારનાર) અને તેના મીઠુંનું મિશ્રણ - એક મજબૂત ઇલેક્ટ્રોલાઇટ NH 4 + (પ્રોટોન દાતા). pH 8.2-10.2 પર બફર ઝોન.

એમ્ફોલાઇટ પ્રકારની બફર સિસ્ટમ્સ

એમ્ફોલિટીક બફર સિસ્ટમ્સમાં બે ક્ષાર અથવા નબળા એસિડ અને નબળા આધારના મીઠાનું મિશ્રણ હોય છે, ઉદાહરણ તરીકે CH 3 COONH 4, જેમાં CH 3 COO - નબળા મૂળભૂત ગુણધર્મો દર્શાવે છે - પ્રોટોન સ્વીકારનાર, અને NH 4 + - a નબળા એસિડ - પ્રોટોન દાતા. એમ્ફોલાઇટ પ્રકારની જૈવિક રીતે નોંધપાત્ર બફર સિસ્ટમ પ્રોટીન બફર સિસ્ટમ છે - (NH 3 +) m -Prot-(CH 3 COO -) n.

બફર સિસ્ટમ્સને સમાન નામ (સામાન્ય આયન અસર) ધરાવતા આયન ધરાવતા નબળા અને મજબૂત ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સનું મિશ્રણ ગણી શકાય.ઉદાહરણ તરીકે, એસિટેટ બફર સોલ્યુશનમાં એસિટેટ આયનો હોય છે, અને હાઇડ્રોકાર્બોનેટ સોલ્યુશનમાં કાર્બોનેટ આયનો હોય છે.

6.3. બફર સોલ્યુશન્સ અને આ ઉકેલોમાં PH ના નિર્ધારણની ક્રિયાની પદ્ધતિ. લિંગસન-હેસલબેચ સમીકરણ

ચાલો એસિટેટ બફર સિસ્ટમ CH 3 COO - /CH 3 COOH ના ઉદાહરણનો ઉપયોગ કરીને એસિડ-પ્રકારના બફર સોલ્યુશનની ક્રિયા કરવાની પદ્ધતિને ધ્યાનમાં લઈએ, જેની ક્રિયા એસિડ-બેઝ સંતુલન CH 3 COOH ↔ H + + CH પર આધારિત છે. 3 COO - (K И = 1.75 10 - 5). એસિટેટ આયનોનો મુખ્ય સ્ત્રોત મજબૂત ઇલેક્ટ્રોલાઇટ CH 3 COONa છે. જ્યારે મજબૂત એસિડ ઉમેરવામાં આવે છે, ત્યારે સંયોજક આધાર CH 3 COO - ઉમેરવામાં આવેલા હાઇડ્રોજન કેશનને બાંધે છે, નબળા એસિડમાં ફેરવાય છે: CH 3 COO - + + H + ↔ CH 3 COOH (એસિડ-બેઝ સંતુલન ડાબી તરફ જાય છે). CH 3 COO ની સાંદ્રતામાં ઘટાડો નબળા એસિડની સાંદ્રતામાં વધારો દ્વારા સંતુલિત થાય છે અને હાઇડ્રોલિસિસની પ્રક્રિયા સૂચવે છે. ઓસ્ટવાલ્ડના ડિલ્યુશનના નિયમ મુજબ, એસિડની સાંદ્રતામાં વધારો તેના ઇલેક્ટ્રોલિટીક ડિસોસિએશનની ડિગ્રીમાં થોડો ઘટાડો કરે છે અને એસિડ વ્યવહારીક રીતે આયનીકરણ કરતું નથી. પરિણામે, સિસ્ટમમાં: C થી વધે છે, C થી અને α ઘટે છે, - કોન્સ્ટ, C થી /C વધે છે, જ્યાં C થી એસિડ એકાગ્રતા છે, C મીઠું સાંદ્રતા છે, α એ ઇલેક્ટ્રોલિટીક વિયોજનની ડિગ્રી છે.

જ્યારે આલ્કલી ઉમેરવામાં આવે છે, ત્યારે એસિટિક એસિડના હાઇડ્રોજન કેશન્સ છોડવામાં આવે છે અને ઉમેરાયેલા OH - આયનો દ્વારા તટસ્થ થાય છે, જે પાણીના અણુઓમાં બંધાય છે: CH 3 COOH + OH - → CH 3 COO - + H 2 O

(એસિડ-બેઝ બેલેન્સ જમણી તરફ જાય છે). પરિણામે, C k વધે છે, C c અને α ઘટે છે, - const, C k / C c ઘટે છે.

મૂળભૂત અને એમ્ફોલાઇટ પ્રકારની બફર સિસ્ટમ્સની ક્રિયા કરવાની પદ્ધતિ સમાન છે. સોલ્યુશનની બફરિંગ અસર એસિડ-બેઝ બેલેન્સમાં ફેરફારને કારણે બફર ઘટકો દ્વારા ઉમેરવામાં આવેલા H + અને OH - આયનોના બંધન અને ઓછા-વિચ્છેદક પદાર્થોની રચનાને કારણે થાય છે.

એસિડ ઉમેરતી વખતે પ્રોટીન બફર સોલ્યુશનની ક્રિયા કરવાની પદ્ધતિ: (NH 3 +) m -Prot-(COO -) n + nH+ ↔ (NH 3 +) m -Prot-(COOH) n, આલ્કલી ઉમેરતી વખતે - (NH 3 +) m -Prot-(COO -) n + mઓહ- ↔ (NH 2) m - Prot-(COO -) n + mH 2 O.

H + અને OH - (0.1 mol/l કરતાં વધુ) ની ઉચ્ચ સાંદ્રતા પર, બફર મિશ્રણના ઘટકોનો ગુણોત્તર નોંધપાત્ર રીતે બદલાય છે - C થી / C વધે છે અથવા ઘટે છે અને pH બદલાઈ શકે છે. દ્વારા આની પુષ્ટિ થાય છે હેન્ડરસન-હેસલબાલ્ચ સમીકરણ,જે [H + ], K I, α અને C થી /C s ની અવલંબન સ્થાપિત કરે છે. સમીકરણ

અમે એસિડ-પ્રકારની બફર સિસ્ટમના ઉદાહરણનો ઉપયોગ કરીને આ મેળવીએ છીએ - એસિટિક એસિડ અને તેના મીઠું CH 3 COONaનું મિશ્રણ. બફર સોલ્યુશનમાં હાઇડ્રોજન આયનોની સાંદ્રતા એસિટિક એસિડના આયનીકરણ સ્થિરાંક દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે:

સમીકરણ બતાવે છે કે હાઇડ્રોજન આયનોની સાંદ્રતા સીધી રીતે KI, α, એસિડ સાંદ્રતા Ck પર આધારિત છે અને Cc અને ગુણોત્તર C થી /Cc પર વિપરીત આધારિત છે. સમીકરણની બંને બાજુના લઘુગણકને લઈને અને ઓછા ચિહ્ન સાથે લઘુગણક લઈને, આપણે લઘુગણક સ્વરૂપમાં સમીકરણ મેળવીએ છીએ:

મૂળભૂત અને એમ્ફોલિટીક પ્રકારની બફર સિસ્ટમ્સ માટે હેન્ડરસન-હેસલબેક સમીકરણ એસિડ પ્રકારની બફર સિસ્ટમ્સ માટેના સમીકરણને મેળવવાના ઉદાહરણનો ઉપયોગ કરીને મેળવવામાં આવે છે.

મૂળભૂત પ્રકારની બફર સિસ્ટમ માટે, ઉદાહરણ તરીકે એમોનિયા, દ્રાવણમાં હાઇડ્રોજન કેશનની સાંદ્રતાની ગણતરી સંયુગેટ એસિડના એસિડ-બેઝ સંતુલન સ્થિરતાના આધારે કરી શકાય છે.

એન.એચ. 4 + :

મૂળભૂત પ્રકારની બફર સિસ્ટમ્સ માટે હેન્ડરસન-હેસલબેક સમીકરણ:

આ સમીકરણને આ રીતે રજૂ કરી શકાય છે:

ફોસ્ફેટ બફર સિસ્ટમ માટે HPO 4 2- /H 2 PO 4 - pH ની ગણતરી સમીકરણનો ઉપયોગ કરીને કરી શકાય છે:

જ્યાં pK 2 એ બીજા પગલામાં ઓર્થોફોસ્ફોરિક એસિડનું વિયોજન સ્થિરાંક છે.

6.4. બફર સોલ્યુશન્સ અને તેને નક્કી કરતા પરિબળોની ક્ષમતા

સતત pH મૂલ્ય જાળવવા માટે ઉકેલોની ક્ષમતા અમર્યાદિત નથી. બફર મિશ્રણને બફર સોલ્યુશનમાં દાખલ કરવામાં આવેલા એસિડ અને પાયાની ક્રિયા સામે તેમની પ્રતિકાર શક્તિ દ્વારા ઓળખી શકાય છે.

બફર સોલ્યુશનના 1 લિટરમાં એસિડ અથવા આલ્કલીનો જથ્થો ઉમેરવો જોઈએ જેથી તેનું pH મૂલ્ય એકથી બદલાય તેને બફર ક્ષમતા કહેવામાં આવે છે.

આમ, બફર ક્ષમતા એ સોલ્યુશનની બફરિંગ અસરનું માત્રાત્મક માપ છે. બફર સોલ્યુશનમાં એસિડ અથવા બેઝના pH = pK પર મહત્તમ બફર ક્ષમતા હોય છે જે તેના ઘટકોના ગુણોત્તર સાથે મિશ્રણ બનાવે છે. બફર મિશ્રણની પ્રારંભિક સાંદ્રતા જેટલી વધારે છે, તેની બફર ક્ષમતા વધારે છે. બફર ક્ષમતા બફર સોલ્યુશનની રચના, એકાગ્રતા અને ઘટકોના ગુણોત્તર પર આધારિત છે.

તમારે યોગ્ય બફર સિસ્ટમ પસંદ કરવામાં સક્ષમ બનવાની જરૂર છે. પસંદગી જરૂરી pH શ્રેણી દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. બફર એક્શન ઝોન એસિડ (બેઝ) ±1 યુનિટની મજબૂતાઈ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.

બફર મિશ્રણ પસંદ કરતી વખતે, તેના ઘટકોની રાસાયણિક પ્રકૃતિને ધ્યાનમાં લેવી જરૂરી છે, કારણ કે સોલ્યુશનના પદાર્થો જેમાં ઉમેરવામાં આવે છે.

બફર સિસ્ટમ, અદ્રાવ્ય સંયોજનો બનાવી શકે છે અને બફર સિસ્ટમના ઘટકો સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરી શકે છે.

6.5. બ્લડ બફરિંગ સિસ્ટમ્સ

રક્તમાં 4 મુખ્ય બફર સિસ્ટમ્સ હોય છે.

1. હાઇડ્રોકાર્બોનેટ. તે ક્ષમતાના 50% જેટલો હિસ્સો ધરાવે છે. તે મુખ્યત્વે પ્લાઝ્મામાં કાર્ય કરે છે અને CO 2 પરિવહનમાં કેન્દ્રીય ભૂમિકા ભજવે છે.

2. પ્રોટીન. તે ક્ષમતાના 7% જેટલો હિસ્સો ધરાવે છે.

3. હિમોગ્લોબિન, તે ક્ષમતાના 35% જેટલો હિસ્સો ધરાવે છે. તે હિમોગ્લોબિન અને ઓક્સિહેમોગ્લોબિન દ્વારા રજૂ થાય છે.

4. હાઇડ્રોફોસ્ફેટ બફર સિસ્ટમ - 5% ક્ષમતા. હાઇડ્રોકાર્બોનેટ અને હિમોગ્લોબિન બફર સિસ્ટમ્સ કરે છે

CO 2 ના પરિવહન અને pH ની સ્થાપનામાં કેન્દ્રિય અને અત્યંત મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા. બ્લડ પ્લાઝ્મા pH 7.4 છે. CO 2 એ રક્તમાં મુક્ત થતા સેલ્યુલર મેટાબોલિઝમનું ઉત્પાદન છે. પટલ દ્વારા લાલ રક્ત કોશિકાઓમાં ફેલાય છે, જ્યાં તે H 2 CO 3 બનાવવા માટે પાણી સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે. ગુણોત્તર 7 પર સેટ છે અને pH 7.25 હશે. એસિડિટી વધે છે, અને નીચેની પ્રતિક્રિયાઓ થાય છે:

પરિણામી HCO 3 - પટલમાંથી બહાર નીકળે છે અને લોહીના પ્રવાહ દ્વારા વહી જાય છે. રક્ત પ્લાઝ્મામાં, pH 7.4 છે. જ્યારે શિરાયુક્ત રક્ત ફેફસામાં પાછું આવે છે, ત્યારે હિમોગ્લોબિન ઓક્સિજન સાથે પ્રતિક્રિયા કરીને ઓક્સિહિમોગ્લોબિન બનાવે છે, જે એક મજબૂત એસિડ છે: HHb + + O 2 ↔ HHbO 2. pH ઘટે છે, કારણ કે મજબૂત એસિડ બને છે, પ્રતિક્રિયા થાય છે: HHbO 2 + HCO 3 - ↔ HbO 2 - + H 2 CO 3. CO 2 પછી વાતાવરણમાં છોડવામાં આવે છે. CO 2 અને O 2 ના પરિવહન માટેની આ એક પદ્ધતિ છે.

CO 2 નું હાઇડ્રેશન અને ડિહાઇડ્રેશન એન્ઝાઇમ કાર્બોનિક એનહાઇડ્રેઝ દ્વારા ઉત્પ્રેરિત થાય છે, જે લાલ રક્ત કોશિકાઓમાં જોવા મળે છે.

પાયા પણ લોહીના બફર દ્વારા બંધાયેલા હોય છે અને પેશાબમાં વિસર્જન થાય છે, મુખ્યત્વે મોનો- અને ડાયબેસિક ફોસ્ફેટ્સના સ્વરૂપમાં.

ક્લિનિક્સમાં, અનામત રક્ત ક્ષારત્વ હંમેશા નક્કી કરવામાં આવે છે.

6.6. વર્ગો અને પરીક્ષાઓ માટેની તમારી તૈયારીને સ્વ-પરીક્ષણ કરવા માટેના પ્રશ્નો અને કસરતો

1. કયા પ્રોટોલિટીક સંતુલનને સંયોજિત કરતી વખતે ઉકેલોમાં બફરિંગ ગુણધર્મો હશે?

2.બફર સિસ્ટમ્સ અને બફર ક્રિયાનો ખ્યાલ આપો. બફરિંગ ક્રિયાની રસાયણશાસ્ત્ર શું છે?

3. મુખ્ય પ્રકારના બફર સોલ્યુશન્સ. તેમની બફરિંગ ક્રિયાની પદ્ધતિ અને હેન્ડરસન-હેસલબેક સમીકરણ કે જે બફર સિસ્ટમ્સમાં pH નક્કી કરે છે.

4. શરીરની મુખ્ય બફર સિસ્ટમ્સ અને તેમના સંબંધો. બફર સિસ્ટમનો pH શેના પર આધાર રાખે છે?

5. બફર સિસ્ટમની બફર ક્ષમતાને શું કહેવાય છે? કઈ બ્લડ બફર સિસ્ટમ સૌથી વધુ ક્ષમતા ધરાવે છે?

6. બફર ઉકેલો મેળવવા માટેની પદ્ધતિઓ.

7. તબીબી અને જૈવિક સંશોધન માટે બફર ઉકેલોની પસંદગી.

8. લોહીમાં હાઈડ્રોજન આયનોની સાંદ્રતા 1.2.10 -7 mol/l હોય તો દર્દીમાં એસિડિસિસ અથવા આલ્કલોસિસ જોવા મળે છે કે કેમ તે નક્કી કરો?

6.7. પરીક્ષણ કાર્યો

1. સૂચિત સિસ્ટમોમાંથી કઈ બફર સિસ્ટમ છે?

a)HCl અને NaCl;

b)H 2 SO 4 અને NaHSO 4;

c)એચ 2 CO 3 અને NaHCO 3;

d)HNO 3 અને NaNO 3;

e)HClO 4 અને NaClO 4.

2. સૂચિત બફર સિસ્ટમોમાંથી કઈ માટે ગણતરી સૂત્ર pH = pK અનુરૂપ છે?

a) 0.1 M સોલ્યુશન NaH 2 PO 4 અને 0.1 M સોલ્યુશન Na 2 HPO 4;

b) H 2 CO 3 નું 0.2 M સોલ્યુશન અને NaHCO 3 ના 0.3 M સોલ્યુશન;

c) 0.4 M સોલ્યુશન NH 4 OH અને 0.3 M સોલ્યુશન NH 4 Cl;

d) 0.5 M સોલ્યુશન CH 3 COOH અને 0.8 M સોલ્યુશન CH 3 COONa;

e)0.4 M NaHCO સોલ્યુશન 3 અને 0.2 M ઉકેલ H 2 CO 3.

3. સૂચિત બફર સિસ્ટમમાંથી કઈ બાયકાર્બોનેટ બફર સિસ્ટમ છે?

a) NH 4 OH અને NH 4 Cl;

b)H 2 CO 3 અને KNSO 3;

c) NaH 2 PO 4 અને Na 2 HPO 4;

ડી) CH 3 COOH અને CH 3 કૂક;

e) K 2 HPO 4 અને KN 2 PO 4.

4. કઈ પરિસ્થિતિમાં બફર સિસ્ટમનો pH pK k બરાબર છે?

a) જ્યારે એસિડ અને તેના મીઠાની સાંદ્રતા સમાન હોય છે;

b) જ્યારે એસિડ અને તેના મીઠાની સાંદ્રતા સમાન ન હોય;

c) જ્યારે એસિડ અને તેના મીઠાના જથ્થાનો ગુણોત્તર 0.5 હોય;

d) જ્યારે સમાન સાંદ્રતામાં એસિડ અને તેના મીઠાના જથ્થાનો ગુણોત્તર સમાન ન હોય;

e) જ્યારે એસિડની સાંદ્રતા મીઠાની સાંદ્રતા કરતા 2 ગણી વધારે હોય.

5. CH 3 COOH અને CH સિસ્ટમ માટે સૂચિત ફોર્મ્યુલામાંથી કયું સૂત્ર [H+] ની ગણતરી માટે યોગ્ય છે 3 તેથી બરાબર?

6. નીચેનામાંથી કયું મિશ્રણ શરીરની બફર સિસ્ટમનો ભાગ છે?

a)HCl અને NaCl;

b)H 2 S અને NaHS;

c) NH 4 OH અને NH 4 Cl;

d)H 2 CO 3 અને NaHCO 3;

e)Ba(OH) 2 અને BaOHCl.

7. પ્રોટીન બફર કયા પ્રકારની એસિડ-બેઝ બફર સિસ્ટમ છે?

a) નબળા એસિડ અને તેની આયન;

c) 2 એસિડ ક્ષારના anions;

e) એમ્ફોલાઇટ્સના આયનો અને અણુઓ.

8. એમોનિયા બફર કયા પ્રકારની એસિડ-બેઝ બફર સિસ્ટમ છે?

a) નબળા એસિડ અને તેની આયન;

b) એસિડિક અને મધ્યમ ક્ષારના આયન;

c) 2 એસિડ ક્ષારના anions;

d) નબળો આધાર અને તેનું કેશન;

e) એમ્ફોલાઇટ્સના આયનો અને અણુઓ.

9. ફોસ્ફેટ બફર કયા પ્રકારની એસિડ-બેઝ બફર સિસ્ટમ છે?

a) નબળા એસિડ અને તેની આયન;

b) એસિડિક અને મધ્યમ ક્ષારના આયન;

c) 2 એસિડ ક્ષારના anions;

d) નબળો આધાર અને તેનું કેશન;

e) એમ્ફોલાઇટ્સના આયનો અને અણુઓ.

10. પ્રોટીન બફર સિસ્ટમ ક્યારે બફર નથી?

એ) આઇસોઇલેક્ટ્રિક પોઇન્ટ પર;

b) આલ્કલી ઉમેરતી વખતે;

c) એસિડ ઉમેરતી વખતે;

ડી) તટસ્થ વાતાવરણમાં.

11. [OH - ] સિસ્ટમની ગણતરી માટે સૂચિત ફોર્મ્યુલામાંથી કયું યોગ્ય છે: NH 4 OH અને NH 4 Cl?

સામાન્ય રસાયણશાસ્ત્ર: પાઠ્યપુસ્તક / A. V. Zholnin; દ્વારા સંપાદિત વી. એ. પોપકોવા, એ. વી. ઝોલનીના. - 2012. - 400 પૃષ્ઠ: બીમાર.