ما هي الحلول العازلة المستخدمة؟

تعتبر المحاليل العازلة من أهم أنواع الكواشف الكيميائية المستخدمة في الأبحاث الكيميائية والبحوث البيولوجية والصناعة. تنبع فائدتها في الغالب من قدرتها على مقاومة التغيرات في الأس الهيدروجيني. إذا انتبهت في فصل العلوم ، فقد تتذكر أن الرقم الهيدروجيني هو وحدة من حموضة المحلول. لغرض هذه المناقشة ، يمكن تعريف الحموضة على أنها تركيز أيونات الهيدروجين (H +) في المحلول. كيف يؤثر المحلول الحمضي على التفاعلات التي تحدث ، ومدى سرعة ذلك. تعد القدرة على التحكم في الرقم الهيدروجيني أمرًا ضروريًا لإكمال عدد كبير من التفاعلات الكيميائية بنجاح ، وبالتالي فإن المحاليل العازلة لها عدد كبير من التطبيقات. لكن أولاً ، من المهم فهم كيفية عمل الحلول العازلة.

عادة ما تكون المحاليل العازلة عبارة عن مزيج من حمض وقاعدته المترافقة. كما تعلمنا أعلاه ، يمكن تعريف الحموضة على أنها تركيز أيونات H + في المحلول. لذلك ، فإن الأحماض عبارة عن مركبات تطلق أيونات H + في المحلول. إذا زادت الأحماض من تركيز H + ، فيتبع ذلك أن الأضداد والقواعد تقلل تركيز H +.

عندما يفقد حمض H + ، فإنه ينشئ قاعدة مترافقة. يمكن توضيح ذلك بشكل أفضل من خلال أخذ مثال ، مثل CH3COOH (حمض الأسيتيك). عندما يعمل CH3COOH كحمض ، فإنه يتفكك إلى H + و CH3COO- (أسيتات). CH3COO- عبارة عن قاعدة ، حيث يمكن أن تقبل H + لإنشاء حمض الأسيتيك. وبالتالي فهي القاعدة المترافقة لحمض الأسيتيك ، أو القاعدة التي يتم إنتاجها عندما يطلق حمض الأسيتيك أيون H +. يبدو هذا المفهوم معقدًا في البداية ، لكن تأكد من أنه ليس من الصعب اختيار القواعد المترافقة في التفاعلات الفعلية. إنه أساسًا ما تبقى من الحمض بعد إطلاق H + أيون.

التفاعلات الكيميائية قابلة للعكس. بأخذ رد فعلنا من الأعلى كمثال ،

CH3COOH> CH3COO- و H +

يمكن أن تتحد CH3COO- و H + (المنتجات) لتكوين CH3COOH (مادة البداية) ، والتي يمكن أن نطلق عليها "التفاعل العكسي". وبالتالي يمكن أن ينتقل رد الفعل إلى اليمين أو اليسار ، للأمام أو للخلف. مبدأ Le Chatelier هو قاعدة تنص على أن الجانب الأيسر والأيمن من التفاعل يفضلان توازنًا أو نسبة معينة بينهما. في هذه الحالة ، ينص مبدأ Le Chatelier بشكل أساسي على أنه إذا أضفت المزيد من المنتجات (H + أو acetate) ، سيتحول التفاعل إلى اليسار (نحو مواد البدء) وستتشكل مادة البداية (حمض الأسيتيك) استجابة.

وبالمثل ، إذا تمت إضافة المزيد من المنتجات ، فسيتم تكوين المزيد من مواد البداية. عندما يتشكل CH3COOH ، تتم إزالة H + من المحلول لأنه يرتبط بـ CH3COO- ، وبالتالي لن تزداد حموضة المحلول. ينطبق نفس المبدأ العام إذا تمت إضافة قاعدة ، وتحرر المزيد من H + ولم يتغير الرقم الهيدروجيني للمحلول. هذه هي الطريقة التي يمكن من خلالها لمحلول منظم ، أو مزيج من حمض وقاعدته المقترنة ، مقاومة التغيرات في الرقم الهيدروجيني.

يستخدم جسمك عازلة للحفاظ على درجة حموضة الدم من 7.35-7.45 ، وكذلك في عدد هائل من التفاعلات الكيميائية الحيوية التي تنطوي على الإنزيمات. الإنزيمات هي مركبات معقدة للغاية غالبًا ما تتطلب مستويات دقيقة من الأس الهيدروجيني من أجل التفاعل بشكل صحيح ، وهو الدور الذي يلعبه المحاليل العضوية التي ينتجها جسمك. لهذا السبب نفسه ، فإن المخازن المؤقتة ضرورية لعالم الأحياء أو الكيميائي لإجراء التجارب في المختبر. غالبًا ما تكون هناك حاجة إلى درجة حموضة معينة من أجل حدوث العملية التي تتم دراستها ، والحلول العازلة هي الطريقة الوحيدة لضمان هذه الظروف.

تستخدم الحلول العازلة أيضًا على نطاق واسع في الصناعة. تشمل العمليات الصناعية التي تتطلب حلولًا عازلة التخمير والتحكم في عمليات الصبغ وتصنيع الأدوية.