У чему се користе пуферска решења?

Пуферски раствори су једна од најважнијих врста хемијских реагенса који се користе у хемијским истраживањима, биолошким истраживањима и индустрији. Њихова корисност углавном потиче из њихове способности да се одупру променама пХ. Ако сте обраћали пажњу на часу природних наука, можда ћете се сетити да је пХ јединица киселости раствора. У сврху ове расправе, киселост се може дефинисати као концентрација водоникових јона (Х +) у раствору. Колико је кисело решење утиче на то које реакције се одвијају и колико брзо. Способност контроле пХ је пресудна за успешно завршавање великог броја хемијских реакција, па пуферски раствори имају огроман број примена. Али прво, важно је разумети како функционишу међуспремници.

Пуферски раствори су обично комбинација киселине и њене коњуговане базе. Као што смо горе сазнали, киселост се може дефинисати као концентрација Х + јона у раствору. Стога су киселине једињења која у раствор ослобађају јоне Х +. Ако киселине повећавају концентрацију Х +, следи да супротности, базе, смањују концентрацију Х +.

Када киселина изгуби Х +, ствара коњуговану базу. То се најбоље илуструје узимањем примера, као што је ЦХ3ЦООХ (сирћетна киселина). Када ЦХ3ЦООХ делује као киселина, он се раздваја на Х + и ЦХ3ЦОО- (ацетат). ЦХ3ЦОО- је база, јер може да прихвати Х + за стварање сирћетне киселине. Према томе, то је коњугована база сирћетне киселине, или база која настаје када сирћетна киселина ослобађа Х + јон. У почетку се овај концепт чини сложеним, али будите сигурни да није тешко одабрати коњуговане основе у стварним реакцијама. У основи је оно што је остало од киселине након ослобађања Х + јона.

Хемијске реакције су реверзибилне. Узимајући за пример нашу реакцију одозго,

ЦХ3ЦООХ> ЦХ3ЦОО- и Х +

ЦХ3ЦОО- и Х + (производи) могу да се комбинују у ЦХ3ЦООХ (полазни материјал), што бисмо назвали „обрнута реакција“. Тако се реакција може наставити удесно или улево, напред или уназад. Ле Цхателиер-ов принцип је правило које каже да лева и десна страна реакције преферирају одређену равнотежу или однос између себе. У овом случају, Ле Цхателиер-ов принцип у основи каже да ако додате више производа (Х + или ацетат), реакција ће се померити улево (према почетним материјалима) и почетни материјал (сирћетна киселина) ће настати унутра одговор.

Слично томе, ако се дода више производа, формираће се више почетног материјала. Када се формира ЦХ3ЦООХ, Х + се уклања из раствора пошто се веже за ЦХ3ЦОО-, а тиме и киселост раствора неће порасти. Исти општи принцип важи ако се дода база, ослободи више Х + и пХ раствора остане непромењен. Ово је метода којом пуферски раствор или комбинација киселине и њене коњуговане базе могу да се одупру променама пХ.

Ваше тело користи пуфере за одржавање пХ крви од 7,35-7,45, а такође и у великом броју биохемијских реакција које укључују ензиме. Ензими су врло сложена једињења која често захтевају прецизан ниво пХ како би правилно реаговали, улогу коју испуњавају органски пуфери које производи ваше тело. Из истог разлога, пуфери су витални за биолога или хемичара који изводе експерименте у лабораторији. Често ће бити потребан одређени пХ како би се процес који се проучава могао постићи, а пуферски раствори су једини начин да се осигурају ови услови.

Пуферска решења се такође широко користе у индустрији. Индустријски процеси који захтевају пуферска решења укључују ферментацију, контролу процеса бојења и производњу фармацеутских производа.