ქიმიასა და ბიოქიმიაში მრავალი მნიშვნელოვანი რეაქცია დამოკიდებულია pH– ზე, რაც ნიშნავს, რომ ხსნარის pH– ს შეუძლია მნიშვნელოვანი როლი შეასრულოს რეაქცია და რამდენად სწრაფად ხდება. შესაბამისად, ბუფერული ხსნარები, რომლებიც ხელს უწყობენ pH სტაბილურობის შენარჩუნებას, მნიშვნელოვანია მრავალი ექსპერიმენტის ჩატარებისას. ნატრიუმის აცეტატი არის სუსტად ძირითადი მარილი და ძმარმჟავას, ან ძმრის კონიუგირებული ბაზა. ნატრიუმის აცეტატისა და ძმარმჟავას ნარევი ქმნის კარგ ბუფერს სუსტად მჟავე ხსნარებისათვის. აცეტარული ბუფერის მოსამზადებლად რამდენიმე განსხვავებული გზა არსებობს, მაგრამ განსაკუთრებით ერთი მეთოდი არის მარტივი და შედარებით უსაფრთხო.
განსაზღვრეთ რამდენი ბუფერი გჭირდებათ და რა მოლარობა გჭირდებათ თქვენი ბუფერისთვის. ბუფერის მოლარობა არის ხსნადში გახსნილი ხსნარის ან ნივთიერების მოლების რაოდენობა, გაყოფილი ხსნარის მთლიანი მოცულობით. ნატრიუმის აცეტატი დაიშლება ნატრიუმის იონებად და აცეტატის იონებად წყალში გახსნისას. შესაბამისად, აცეტატის მოლარულობა პლუს ძმარმჟავას მოლარობა არის ბუფერის მთლიანი მოლარობა. მოლარობა თქვენ დაგჭირდებათ დამოკიდებულია იმაზე, თუ რა სახის ექსპერიმენტის ჩატარება გსურთ და განსხვავდება სხვადასხვა ექსპერიმენტისთვის. ბუფერული საფასურის რაოდენობა ასევე განსხვავდება, ამიტომ შეამოწმეთ თქვენი ინსტრუქტორი ან შეამოწმეთ პროტოკოლი, თუ რა გჭირდებათ.
დაადგინეთ ძმარმჟავას კონცენტრაციის აცეტატის კონცენტრაცია ჰენდერსონ-ჰასელბალკის განტოლების გამოყენებით, pH = pKa + log (აცეტატის კონცენტრაცია / ძმარმჟავას კონცენტრაცია). ძმარმჟავას pKa არის 4,77, ხოლო თქვენთვის საჭირო pH იცვლება თქვენი ექსპერიმენტის შესაბამისად. მას შემდეგ, რაც თქვენ იცით pH და pKa, შეგიძლიათ დაამატოთ ეს მნიშვნელობები კონცენტრაციების თანაფარდობის დასადგენად. მაგალითად, თუ ჩავთვლით რომ გჭირდებათ pH 4, თქვენ შეგიძლიათ დაწეროთ განტოლება 4 = 4.77 + log (აცეტატი / ძმარმჟავა) ან -0.77 = log (acetate / acetic acid). ვინაიდან x = y ლოგის საფუძველი შეიძლება დაიწეროს 10 – ით y = x– ზე, აცეტატი / ძმარმჟავა = 0,169.
გამოიყენეთ კონცენტრაციების და ბუფერული მოლარულობის თანაფარდობა, რომ იპოვოთ საჭირო მოლარობა თითოეული ქიმიკატისთვის. მას შემდეგ, რაც აცეტატის მოლარობა + ძმარმჟავას მოლარულობა = ბუფერული მოლარობა და თქვენ იცით, რომ აცეტატისა და ძმარვის შეფარდება მჟავა ნაბიჯი 2-დან, თქვენ შეგიძლიათ შეცვალოთ ეს მნიშვნელობა ბუფერული მოლარობის განტოლებაში და იპოვოთ თითოეული კომპონენტის მოლარობა. მაგალითად, თუ კონცენტრაციების თანაფარდობაა 0,169, 0,169 = აცეტატი / ძმარმჟავა, ასე რომ (0,169) x ძმარმჟავას კონცენტრაცია = აცეტატის კონცენტრაცია. შეცვალეთ (0.169) x ძმარმჟავას კონცენტრაცია აცეტატის კონცენტრაციისთვის ბუფერული მოლარობის განტოლებაში და გაქვთ 1.169 x ძმარმჟავას კონცენტრაცია = ბუფერული მოლარობა. რადგან თქვენ იცით ბუფერული მოლარობა, ამ პრობლემის მოგვარება შეგიძლიათ ძმარმჟავას კონცენტრაციის მოსაძებნად, შემდეგ კი აცეტატის კონცენტრაციის მოსაგვარებლად.
გამოთვალეთ რამდენი ძმარმჟავას და ნატრიუმის აცეტატის დამატება გჭირდებათ. გახსოვდეთ, რომ ნივთიერების განზავებისას, M1 x V1 = M2 x V2, რაც იმას ნიშნავს, რომ ორიგინალი მოცულობას აჭარბებს თავდაპირველ მოლარობას = საბოლოო მოცულობას ჯერ საბოლოო მოლარობაზე. ნაბიჯი 3-ში იპოვნეთ საჭირო ძმარმჟავას მოლარობა, ასე რომ თქვენ გაქვთ M2. თქვენ იცით რამდენი ბუფერი გჭირდებათ, ასე რომ თქვენ გაქვთ V2. თქვენ იცით ძმარმჟავას მოლარობა (1 მ), ასე რომ თქვენ გაქვთ M1. შეგიძლიათ გამოიყენოთ ეს რიცხვები V1– ს გადასაჭრელად, ძმარმჟავას ხსნარის ოდენობა, რომელიც უნდა დაამატოთ, შემდეგ იგივე გააკეთეთ ნატრიუმის აცეტატისთვის, რომელიც ასევე არის 1 მ ხსნარი.
დამთავრებული ცილინდრის გამოყენებით გაზომეთ ნატრიუმის აცეტატის მოცულობა, რომელიც გამოითვალეთ მე -4 ეტაპზე და დაამატეთ იგი ჭიქაში. იგივე გააკეთეთ ძმარმჟავასთვის. ახლა დაამატეთ წყალი ისე, რომ ხსნარის მთლიანი მოცულობა მიაღწიოთ თქვენს საჭირო ბუფერულ რაოდენობას (V2 თანხა ნაბიჯი 4-დან).
გამოყენებული ლიტერატურა
- "ქიმიური პრინციპები, გამჭრიახობის ძიება, მე -4 გამოცემა"; პიტერ ატკინსი, ლორეტა ჯონსი; 2008.
- სონომას სახელმწიფო უნივერსიტეტი: ბიოლოგიის დეპარტამენტი ცხოველთა ფიზიოლოგია - ბუფერების მომზადება
Რჩევები
- აცეტატის ბუფერის მიღების კიდევ ერთი გზაა ნატრიუმის ჰიდროქსიდის დამატება ძმარმჟავას ხსნარში, სანამ არ მიაღწევთ სასურველ pH- ს. ნატრიუმის ჰიდროქსიდი ძლიერი ფუძეა და, შესაბამისად, უფრო საშიშია მასთან მუშაობა, ამიტომ სასურველია ზემოხსენებული პროცედურა.
გაფრთხილებები
- ძმარი და ნატრიუმის აცეტატი თვალის გამაღიზიანებელი და მსუბუქი კანის გამაღიზიანებელია. არ დაუშვათ კონტაქტი თვალებთან და კანთან.
ავტორის შესახებ
სან-დიეგოში დაფუძნებული ჯონ ბრენანი 2006 წლიდან წერდა მეცნიერებასა და გარემოს შესახებ. მისი სტატიები გამოჩნდა "უამრავი", "სან დიეგოს მკითხველი", "სანტა ბარბარა დამოუკიდებელი" და "ისტ ბეი" ყოველთვიურად. "ბრენანს აქვს მეცნიერების ბაკალავრის ხარისხი ბიოლოგიაში კალიფორნიის უნივერსიტეტის სან დიეგოში.
ფოტო კრედიტები
jar სურათი S- სგან Fotolia.com