बफर सॉल्यूशंस का उपयोग किसमें किया जाता है?

बफर समाधान रासायनिक अनुसंधान, जैविक अनुसंधान और उद्योग में उपयोग किए जाने वाले सबसे महत्वपूर्ण प्रकार के रासायनिक अभिकर्मकों में से एक हैं। उनकी उपयोगिता ज्यादातर पीएच में परिवर्तन का विरोध करने की उनकी क्षमता से उत्पन्न होती है। यदि आपने विज्ञान की कक्षा में ध्यान दिया है, तो आपको याद होगा कि pH किसी विलयन की अम्लता की एक इकाई है। इस चर्चा के प्रयोजन के लिए, अम्लता को विलयन में हाइड्रोजन आयनों (H+) की सांद्रता के रूप में परिभाषित किया जा सकता है। एक घोल कितना अम्लीय होता है, यह प्रभावित करता है कि कौन सी प्रतिक्रियाएं होती हैं, और कितनी जल्दी। बड़ी संख्या में रासायनिक प्रतिक्रियाओं को सफलतापूर्वक पूरा करने के लिए पीएच को नियंत्रित करने की क्षमता महत्वपूर्ण है, और इसलिए बफर समाधानों में बड़ी संख्या में अनुप्रयोग होते हैं। लेकिन पहले, यह समझना महत्वपूर्ण है कि बफर समाधान कैसे काम करते हैं।

बफर समाधान आमतौर पर एक एसिड और उसके संयुग्म आधार का संयोजन होता है। जैसा कि हमने ऊपर सीखा, अम्लता को विलयन में H+ आयनों की सांद्रता के रूप में परिभाषित किया जा सकता है। अतः अम्ल ऐसे यौगिक हैं जो विलयन में H+ आयन छोड़ते हैं। यदि अम्ल H+ की सांद्रता को बढ़ाते हैं, तो इसका अर्थ है कि विपरीत, क्षार, H+ सांद्रता को कम करते हैं।

जब कोई अम्ल H+ खो देता है, तो यह एक संयुग्मी क्षार बनाता है। इसे CH3COOH (एसिटिक एसिड) जैसे उदाहरण से सबसे अच्छी तरह से समझा जा सकता है। जब CH3COOH एक एसिड के रूप में कार्य करता है, तो यह H+ और CH3COO- (एसीटेट) में अलग हो जाता है। CH3COO- एक आधार है, क्योंकि यह एसिटिक एसिड बनाने के लिए H+ को स्वीकार कर सकता है। यह इस प्रकार एसिटिक एसिड का संयुग्म आधार है, या वह आधार जो एसिटिक एसिड द्वारा एच + आयन छोड़ने पर उत्पन्न होता है। यह अवधारणा पहली बार में जटिल लगती है, लेकिन आश्वस्त रहें कि वास्तविक प्रतिक्रियाओं में संयुग्म आधारों को चुनना मुश्किल नहीं है। एच + आयन जारी होने के बाद यह अनिवार्य रूप से एसिड का बचा हुआ है।

रासायनिक प्रतिक्रियाएं प्रतिवर्ती हैं। ऊपर से हमारी प्रतिक्रिया को एक उदाहरण के रूप में लेते हुए,

CH3COOH > CH3COO- और H+

CH3COO- और H+ (उत्पाद) मिलकर CH3COOH (शुरुआती सामग्री) बना सकते हैं, जिसे हम "रिवर्स रिएक्शन" कहेंगे। एक प्रतिक्रिया इस प्रकार दाएं या बाएं, आगे या पीछे आगे बढ़ सकती है। ले चेटेलियर का सिद्धांत एक नियम है जिसमें कहा गया है कि प्रतिक्रिया के बाएँ और दाएँ पक्ष आपस में एक निश्चित संतुलन या अनुपात पसंद करते हैं। इस मामले में, ले चेटेलियर का सिद्धांत मूल रूप से कहता है कि यदि आप अधिक उत्पाद (एच + या एसीटेट) जोड़ते हैं, तो प्रतिक्रिया बाईं ओर (प्रारंभिक सामग्री की ओर) स्थानांतरित हो जाएगी और प्रारंभिक सामग्री (एसिटिक एसिड) बन जाएगी प्रतिक्रिया।

इसी तरह, यदि अधिक उत्पाद जोड़ा जाता है, तो अधिक प्रारंभिक सामग्री बनेगी। जब CH3COOH बनता है, तो H+ को घोल से हटा दिया जाता है क्योंकि यह CH3COO- के साथ बंध जाता है, और इस प्रकार घोल की अम्लता नहीं बढ़ेगी। वही सामान्य सिद्धांत लागू होता है यदि एक आधार जोड़ा जाता है, अधिक एच + जारी किया जाता है और समाधान का पीएच अपरिवर्तित रहता है। यह वह तरीका है जिसके द्वारा एक बफर समाधान, या एक एसिड और उसके संयुग्म आधार का संयोजन, पीएच में परिवर्तन का विरोध कर सकता है।

आपका शरीर 7.35-7.45 के रक्त पीएच को बनाए रखने के लिए बफर का उपयोग करता है, और एंजाइमों से जुड़े जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं की एक बड़ी संख्या में भी। एंजाइम बहुत जटिल यौगिक होते हैं जिन्हें ठीक से प्रतिक्रिया करने के लिए अक्सर सटीक पीएच स्तर की आवश्यकता होती है, आपके शरीर द्वारा उत्पादित कार्बनिक बफर द्वारा भरी गई भूमिका। इसी कारण से, प्रयोगशाला में प्रयोग करने वाले जीवविज्ञानी या रसायनज्ञ के लिए बफर महत्वपूर्ण हैं। अध्ययन की जा रही प्रक्रिया के लिए अक्सर एक निश्चित पीएच की आवश्यकता होगी, और बफर समाधान इन स्थितियों को सुनिश्चित करने का एकमात्र तरीका है।

उद्योग में बफर समाधान भी व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं। बफर समाधान की आवश्यकता वाली औद्योगिक प्रक्रियाओं में किण्वन, डाई प्रक्रियाओं को नियंत्रित करना और फार्मास्यूटिकल्स का निर्माण शामिल है।