Veel belangrijke reacties in de chemie en biochemie zijn pH-afhankelijk, wat betekent dat de pH van de oplossing een belangrijke rol kan spelen bij het bepalen of en hoe snel een reactie plaatsvindt. Daarom zijn bufferoplossingen die helpen de pH stabiel te houden belangrijk voor het uitvoeren van veel experimenten. Natriumacetaat is een zwak basisch zout en de geconjugeerde base van azijnzuur of azijn. Een mengsel van natriumacetaat en azijnzuur vormt een goede buffer voor zwakzure oplossingen. Er bestaan een paar verschillende manieren om een acetaatbuffer te bereiden, maar één methode in het bijzonder is eenvoudig en relatief veilig.
Bepaal hoeveel buffer je nodig hebt en welke molariteit je nodig hebt voor je buffer. De molariteit van de buffer is het aantal mol opgeloste stof, of stof opgelost in oplosmiddel, gedeeld door het totale volume van de oplossing. Natriumacetaat zal dissociëren in natriumionen en acetaationen wanneer het oplost in water. Bijgevolg is de molariteit van het acetaat plus de molariteit van het azijnzuur de totale molariteit van de buffer. De molariteit die je nodig hebt, hangt af van het soort experiment dat je probeert uit te voeren en varieert voor verschillende experimenten. De hoeveelheid buffer die je nodig hebt, varieert ook, dus neem contact op met je instructeur of bekijk het protocol om te zien wat je nodig hebt.
Bepaal de verhouding van azijnzuurconcentratie tot acetaatconcentratie met behulp van de Henderson-Hasselbalch-vergelijking, pH = pKa + log (acetaatconcentratie/azijnzuurconcentratie). De pKa van azijnzuur is 4,77, terwijl de pH die je nodig hebt afhankelijk is van je experiment. Omdat je zowel pH als pKa kent, kun je deze waarden inpluggen om de verhouding van de concentraties te vinden. Bijvoorbeeld, ervan uitgaande dat je een pH van 4 nodig hebt, zou je de vergelijking kunnen schrijven als 4 = 4,77 + log (acetaat/azijnzuur) of -0,77 = log (acetaat/azijnzuur). Aangezien logbase 10 van x = y kan worden herschreven als 10 tot y = x, is acetaat/azijnzuur = 0,169.
Gebruik de verhouding van de concentraties en de buffermolariteit om de molariteit te vinden die u van elke chemische stof nodig hebt. Omdat molariteit van acetaat + molariteit van azijnzuur = buffermolariteit, en omdat je de verhouding van acetaat tot azijn kent zuur uit stap 2, kunt u deze waarde in de buffermolariteitsvergelijking vervangen om de molariteit van elke component te vinden. Als de verhouding van de concentraties bijvoorbeeld 0,169 is, is 0,169 = acetaat/azijnzuur, dus (0,169) x azijnzuurconcentratie = acetaatconcentratie. Vervang (0,169) x azijnzuurconcentratie voor acetaatconcentratie in de buffermolariteitsvergelijking en je hebt 1,169 x azijnzuurconcentratie = buffermolariteit. Omdat u de buffermolariteit kent, kunt u dit probleem oplossen om de azijnzuurconcentratie te vinden en vervolgens de acetaatconcentratie oplossen.
Bereken hoeveel azijnzuur en natriumacetaat je moet toevoegen. Onthoud dat wanneer u een stof verdunt, M1 x V1 = M2 x V2, wat betekent dat het oorspronkelijke volume maal de oorspronkelijke molariteit = het uiteindelijke volume maal de uiteindelijke molariteit. In stap 3 heb je de molariteit van azijnzuur gevonden die je nodig hebt, dus je hebt M2. Je weet hoeveel buffer je nodig hebt, dus je hebt V2. Je kent de molariteit van het azijnzuur (1 M), dus je hebt M1. Je kunt deze getallen gebruiken om voor V1 op te lossen, de hoeveelheid azijnzuuroplossing die je moet toevoegen, en doe hetzelfde voor het natriumacetaat, dat ook een 1 M-oplossing is.
Meet met behulp van de maatcilinder het volume natriumacetaat af dat u in stap 4 hebt berekend en voeg het toe aan het bekerglas. Doe hetzelfde voor het azijnzuur. Voeg nu voldoende water toe om het totale volume van de oplossing op de totale bufferhoeveelheid te brengen die u nodig heeft (de V2-hoeveelheid uit stap 4).
Referenties
- "Chemische principes, de zoektocht naar inzicht, 4e editie"; Peter Atkins, Loretta Jones; 2008.
- Sonoma State University: Afdeling Biologie Dierfysiologie - Voorbereiding van buffers
Tips
- Een andere manier om een acetaatbuffer te maken is door natriumhydroxide toe te voegen aan een azijnzuuroplossing totdat je de gewenste pH hebt bereikt. Natriumhydroxide is een sterke base en daarom gevaarlijker om mee te werken, dus de bovenstaande procedure heeft de voorkeur.
Waarschuwingen
- Azijn en natriumacetaat zijn irriterende stoffen voor de ogen en milde huidirriterende stoffen. Niet in contact brengen met ogen of huid.
Over de auteur
John Brennan, gevestigd in San Diego, schrijft sinds 2006 over wetenschap en het milieu. Zijn artikelen zijn verschenen in "Plenty", "San Diego Reader", "Santa Barbara Independent" en "East Bay". Maandelijks." Brennan heeft een Bachelor of Science in biologie van de Universiteit van Californië, San Diego.
Fotocredits
jar-afbeelding door S from Fotolia.com