Πολλές σημαντικές αντιδράσεις στη χημεία και τη βιοχημεία εξαρτώνται από το ρΗ, πράγμα που σημαίνει ότι το ρΗ του διαλύματος μπορεί να διαδραματίσει σημαντικό ρόλο στον προσδιορισμό του εάν και πόσο γρήγορα λαμβάνει χώρα μια αντίδραση. Κατά συνέπεια, οι ρυθμιστικές λύσεις που βοηθούν στη διατήρηση του σταθερού ρΗ είναι σημαντικές για την εκτέλεση πολλών πειραμάτων. Το οξικό νάτριο είναι ένα ασθενώς βασικό άλας και η συζυγιακή βάση του οξικού οξέος ή του ξιδιού. Ένα μείγμα οξικού νατρίου και οξικού οξέος κάνει ένα καλό ρυθμιστικό διάλυμα για ασθενώς όξινα διαλύματα. Υπάρχουν μερικοί διαφορετικοί τρόποι για την παρασκευή ενός ρυθμιστικού οξικού, αλλά συγκεκριμένα μία μέθοδος είναι απλή και σχετικά ασφαλής.
Προσδιορίστε πόση μνήμη χρειάζεστε και τι μοριακότητα χρειάζεστε για το buffer. Η μοριακότητα του ρυθμιστικού διαλύματος είναι ο αριθμός γραμμομορίων διαλυμένης ουσίας ή ουσίας διαλυμένης σε διαλύτη, διαιρούμενος με τον συνολικό όγκο του διαλύματος. Το οξικό νάτριο διαχωρίζεται σε ιόντα νατρίου και οξικά ιόντα όταν διαλύεται σε νερό. Κατά συνέπεια, η μοριακότητα του οξικού συν τη μοριακότητα του οξικού οξέος είναι η συνολική μοριακότητα του ρυθμιστικού. Η μοριακότητα που χρειάζεστε εξαρτάται από το είδος του πειράματος που προσπαθείτε να εκτελέσετε και θα διαφέρει για διαφορετικά πειράματα. Το ποσό του buffer που χρειάζεστε θα ποικίλει επίσης, οπότε επικοινωνήστε με τον εκπαιδευτή σας ή ελέγξτε το πρωτόκολλο για να δείτε τι χρειάζεστε.
Προσδιορίστε την αναλογία συγκέντρωσης οξικού οξέος προς συγκέντρωση οξικού οξέος χρησιμοποιώντας την εξίσωση Henderson-Hasselbalch, pH = pKa + log (συγκέντρωση οξικού οξέος / συγκέντρωση οξικού οξέος). Το pKa του οξικού οξέος είναι 4,77, ενώ το pH που χρειάζεστε θα ποικίλει ανάλογα με το πείραμά σας. Εφόσον γνωρίζετε τόσο το pH όσο και το pKa, μπορείτε να συνδέσετε αυτές τις τιμές για να βρείτε την αναλογία των συγκεντρώσεων. Για παράδειγμα, υποθέτοντας ότι χρειάζεστε ένα pH 4, θα μπορούσατε να γράψετε την εξίσωση ως 4 = 4,77 + log (οξικό / οξικό οξύ) ή -0,77 = log (οξικό / οξικό οξύ). Δεδομένου ότι η βάση log 10 του x = y μπορεί να ξαναγραφεί ως 10 στο y = x, οξικό / οξικό οξύ = 0,169.
Χρησιμοποιήστε την αναλογία των συγκεντρώσεων και τη ρυθμιστική γραμμομοριακότητα για να βρείτε τη μοριακότητα που χρειάζεστε κάθε χημικής ουσίας. Δεδομένου ότι η μοριακότητα του οξικού + μοριακότητα του οξικού οξέος = ρυθμιστική μοριακότητα, και δεδομένου ότι γνωρίζετε την αναλογία του οξικού προς το οξικό οξύ από το Βήμα 2, μπορείτε να αντικαταστήσετε αυτήν την τιμή στην εξίσωση της γραμμικότητας του ρυθμιστικού διαλύματος για να βρείτε τη μοριακότητα κάθε συστατικού. Για παράδειγμα, εάν η αναλογία των συγκεντρώσεων είναι 0,169, 0,169 = οξικό / οξικό οξύ, έτσι (0,169) χ συγκέντρωση οξικού οξέος = συγκέντρωση οξικού. Υποκατάστατο (0.169) x συγκέντρωση οξικού οξέος για συγκέντρωση οξικού οξέος στην εξίσωση ρυθμιστικής γραμμικότητας και έχετε 1,169 x συγκέντρωση οξικού οξέος = γραμμικότητα. Δεδομένου ότι γνωρίζετε τη ρυθμιστική μοριακότητα, μπορείτε να λύσετε αυτό το πρόβλημα για να βρείτε τη συγκέντρωση οξικού οξέος και στη συνέχεια να λύσετε τη συγκέντρωση οξικού οξέος.
Υπολογίστε πόσο οξικό οξύ και οξικό νάτριο πρέπει να προσθέσετε. Θυμηθείτε ότι όταν αραιώνετε μια ουσία, M1 x V1 = M2 x V2, που σημαίνει ότι ο αρχικός όγκος υπερβαίνει την αρχική μοριακότητα = ο τελικός όγκος επί τον τελικό μοριακό. Στο Βήμα 3, βρήκατε τη μοριακότητα του οξικού οξέος που χρειάζεστε, επομένως έχετε M2. Ξέρετε πόσο buffer χρειάζεστε, οπότε έχετε V2. Γνωρίζετε τη μοριακότητα του οξικού οξέος (1 Μ), οπότε έχετε M1. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε αυτούς τους αριθμούς για να λύσετε το V1, την ποσότητα διαλύματος οξικού οξέος που πρέπει να προσθέσετε και, στη συνέχεια, να κάνετε το ίδιο για το οξικό νάτριο, το οποίο είναι επίσης διάλυμα 1 Μ.
Χρησιμοποιώντας τον βαθμονομημένο κύλινδρο, μετρήστε τον όγκο του οξικού νατρίου που υπολογίσατε στο βήμα 4 και προσθέστε τον στο ποτήρι. Κάντε το ίδιο για το οξικό οξύ. Τώρα προσθέστε αρκετό νερό για να αυξήσετε τον συνολικό όγκο του διαλύματος μέχρι τη συνολική ποσότητα ρυθμιστικού που χρειάζεστε (η ποσότητα V2 από το Βήμα 4).
βιβλιογραφικές αναφορές
- "Chemical Principles, the Quest for Insight, 4η Έκδοση". Peter Atkins, Loretta Jones; 2008.
- Κρατικό Πανεπιστήμιο Sonoma: Τμήμα Βιολογίας Φυσιολογίας Ζώων - Προετοιμασία ρυθμιστικών
Συμβουλές
- Ένας άλλος τρόπος παρασκευής ενός ρυθμιστικού οξικού είναι η προσθήκη υδροξειδίου του νατρίου σε ένα διάλυμα οξικού οξέος έως ότου φτάσετε στο επιθυμητό ρΗ. Ωστόσο, το υδροξείδιο του νατρίου είναι μια ισχυρή βάση και επομένως πιο επικίνδυνο να συνεργαστεί, επομένως η παραπάνω διαδικασία είναι προτιμότερη.
Προειδοποιήσεις
- Το ξίδι και το οξικό νάτριο είναι ερεθιστικά για τα μάτια και ήπια ερεθιστικά για το δέρμα. Μην έρθετε σε επαφή με τα μάτια ή το δέρμα
Σχετικά με τον Συγγραφέα
Με έδρα το Σαν Ντιέγκο, ο Τζον Μπρέναν γράφει για την επιστήμη και το περιβάλλον από το 2006. Τα άρθρα του εμφανίστηκαν στα "Plenty", "San Diego Reader", "Santa Barbara Independent" και "East Bay Μηνιαία. "Ο Μπρέναν έχει πτυχίο βιολογίας από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Σαν Ντιέγκο.
Φωτογραφικές μονάδες
εικόνα βάζου από S από Fotolia.com
