Buferinis tirpalas yra vandens pagrindo tirpalas, kurio pH yra stabilus. Jis gaminamas sumaišant didelį kiekį silpnos rūgšties ar silpnos bazės su jos konjuguota arba rūgštimi. Į jį įpylus nedidelį kiekį rūgšties ar šarmo (bazės), jo pH reikšmingai nesikeičia. Kitaip tariant, buferinis tirpalas sustabdo rūgšties ir bazės neutralizavimą.
TL; DR (per ilgai; Neskaiciau)
Pridedant bazės į buferinį tirpalą, pH nesikeičia. Buferinis tirpalas neleidžia bazei neutralizuoti rūgšties.
Rūgštiniai ir šarminiai buferiniai tirpalai
PH skalė atskleidžia, koks rūgštus ar šarminis yra vandens pagrindo tirpalas. Rūgščiuose tirpaluose yra daugiau vandenilio jonų nei hidroksido, tuo tarpu šarminiuose tirpaluose yra daugiau hidroksido jonų nei vandenilio jonuose. Skalėje nuo 0 iki 14, kai 0 kairėje ir 14 dešinėje, rūgščių buferinių tirpalų pH lygis yra mažesnis nei 7. Paprastai jie gaminami iš silpnos rūgšties ir konjuguotos bazės - dažnai natrio druskos. Šarminių buferinių tirpalų pH lygis yra didesnis nei 7, jie paprastai gaminami iš silpnos bazės ir vienos iš jos druskų. Norėdami pakeisti buferinio tirpalo pH, pakeiskite rūgšties-šarmo ir druskos santykį arba pasirinkite kitą rūgštį ar bazę ir vieną iš jų druskų.
Le Chatelier principas
„Le Chatelier“ principas padeda išsiaiškinti, kas vyksta buferiniame sprendime. Principas teigia, kad jei pakeisite dinaminės pusiausvyros sąlygas, pusiausvyros padėtis juda neutralizuodama pokyčius. Pavyzdžiui, rūgštiniame etano rūgšties ir natrio etanoato buferiniame tirpale pusiausvyros padėtis skalėje yra kairėje, nes etano rūgštis yra silpna rūgštis. Pridėjus natrio etanoato, kuris yra konjugato pagrindas, pridedate daug papildomų etanoato jonų, kurie dar labiau nukreipia pusiausvyros padėtį į kairę.
Pagrindo pridėjimas į buferinį tirpalą
Jei į buferinį tirpalą pridedate bazės, vandenilio jonų koncentracija sumažėja mažiau nei tikimasi pridėtos bazės kiekio. Rūgštis ir jos konjuguota bazė sunaudoja hidroksido jonus. Tirpalo pH reikšmingai nepakyla, ką jis padarytų, jei buferinė sistema nebūtų naudojama. Taip yra todėl, kad pagal Le Chatelier principą pusiausvyros padėtis pereina į dešinę, kad kompensuotų vandenilio jonų nuostolius reakcijoje su baze.