ปฏิกิริยาที่สำคัญหลายอย่างในเคมีและชีวเคมีขึ้นอยู่กับค่า pH ซึ่งหมายความว่า pH ของสารละลายสามารถมีบทบาทสำคัญในการพิจารณาว่าปฏิกิริยาเกิดขึ้นเร็วหรือไม่และรวดเร็วเพียงใด ดังนั้น สารละลายบัฟเฟอร์ที่ช่วยคงค่า pH ให้คงที่จึงมีความสำคัญสำหรับการทดลองหลายๆ ครั้ง โซเดียมอะซิเตทเป็นเกลือพื้นฐานที่อ่อนแอและเป็นเบสคอนจูเกตของกรดอะซิติกหรือน้ำส้มสายชู ส่วนผสมของโซเดียมอะซิเตทและกรดอะซิติกทำให้เป็นบัฟเฟอร์ที่ดีสำหรับสารละลายที่เป็นกรดอ่อนๆ มีหลายวิธีในการเตรียมบัฟเฟอร์อะซิเตท แต่วิธีหนึ่งโดยเฉพาะนั้นตรงไปตรงมาและปลอดภัยทีเดียว
กำหนดจำนวนบัฟเฟอร์ที่คุณต้องการและจำนวนโมลาริตีที่คุณต้องการสำหรับบัฟเฟอร์ของคุณ โมลาริตีของบัฟเฟอร์คือจำนวนโมลของตัวถูกละลาย หรือสารที่ละลายในตัวทำละลาย หารด้วยปริมาตรทั้งหมดของสารละลาย โซเดียมอะซิเตทจะแยกตัวเป็นโซเดียมไอออนและอะซิเตทไอออนเมื่อละลายในน้ำ ดังนั้น โมลาริตีของอะซิเตทบวกกับโมลาริตีของกรดอะซิติกคือโมลาริตีทั้งหมดของบัฟเฟอร์ โมลาริตีที่คุณต้องการขึ้นอยู่กับประเภทของการทดสอบที่คุณพยายามทำ และจะแตกต่างกันไปตามการทดสอบต่างๆ ปริมาณบัฟเฟอร์ที่คุณต้องการจะแตกต่างกันไป ดังนั้นโปรดตรวจสอบกับผู้สอนของคุณหรือตรวจสอบโปรโตคอลเพื่อดูว่าคุณต้องการอะไร
กำหนดอัตราส่วนของความเข้มข้นของกรดอะซิติกต่อความเข้มข้นของอะซิเตตโดยใช้สมการ Henderson-Hasselbalch, pH = pKa + log (ความเข้มข้นของอะซิเตต/ความเข้มข้นของกรดอะซิติก) pKa ของกรดอะซิติกคือ 4.77 ในขณะที่ค่า pH ที่คุณต้องการจะแตกต่างกันไปตามการทดสอบของคุณ เนื่องจากคุณทราบทั้ง pH และ pKa คุณจึงสามารถแทนค่าเหล่านี้เพื่อหาอัตราส่วนของความเข้มข้นได้ ตัวอย่างเช่น สมมติว่าคุณต้องการ pH เท่ากับ 4 คุณสามารถเขียนสมการเป็น 4 = 4.77 + log (acetate/acetic acid) หรือ -0.77 = log (acetate/acetic acid) เนื่องจากล็อกเบส 10 ของ x = y สามารถเขียนใหม่เป็น 10 เป็น y = x ได้ กรดอะซิเตต/กรดอะซิติก = 0.169
ใช้อัตราส่วนของความเข้มข้นและบัฟเฟอร์โมลาริตีเพื่อค้นหาโมลาริตีที่คุณต้องการสำหรับสารเคมีแต่ละชนิด เนื่องจากโมลาริตีของอะซิเตต + โมลาริตีของกรดอะซิติก = โมลาริตีบัฟเฟอร์ และเนื่องจากคุณทราบอัตราส่วนของอะซิเตตต่ออะซิติก จากขั้นตอนที่ 2 คุณสามารถแทนที่ค่านี้ลงในสมการบัฟเฟอร์โมลาริตีเพื่อค้นหาโมลาริตีของแต่ละองค์ประกอบ ตัวอย่างเช่น ถ้าอัตราส่วนของความเข้มข้นคือ 0.169, 0.169 = กรดอะซิเตต/กรดอะซิติก ดังนั้น (0.169) x ความเข้มข้นของกรดอะซิติก = ความเข้มข้นของอะซิเตต แทนที่ (0.169) x ความเข้มข้นของกรดอะซิติกสำหรับความเข้มข้นของอะซิเตตในสมการบัฟเฟอร์โมลาริตี และคุณมี 1.169 x ความเข้มข้นของกรดอะซิติก = บัฟเฟอร์โมลาริตี เนื่องจากคุณทราบค่าบัฟเฟอร์โมลาริตี คุณจึงสามารถแก้ปัญหานี้เพื่อหาความเข้มข้นของกรดอะซิติก จากนั้นจึงแก้ปัญหาหาความเข้มข้นของอะซิเตต
คำนวณว่าต้องเติมกรดอะซิติกและโซเดียมอะซิเตทเท่าใด จำไว้ว่าเมื่อคุณทำการเจือจางสาร M1 x V1 = M2 x V2 หมายความว่าปริมาตรดั้งเดิมคูณด้วยโมลาริตีดั้งเดิม = ปริมาตรสุดท้ายคูณโมลาริตีสุดท้าย ในขั้นตอนที่ 3 คุณพบโมลาริตีของกรดอะซิติกที่คุณต้องการ ดังนั้นคุณจึงมี M2 คุณรู้ว่าคุณต้องการบัฟเฟอร์เท่าใด คุณจึงมี V2 คุณทราบโมลาริตีของกรดอะซิติก (1 M) ดังนั้นคุณจึงมี M1 คุณสามารถใช้ตัวเลขเหล่านี้เพื่อแก้หา V1 ซึ่งเป็นปริมาณของสารละลายกรดอะซิติกที่คุณควรเติม จากนั้นทำเช่นเดียวกันกับโซเดียม อะซิเตต ซึ่งเป็นสารละลาย 1 M เช่นกัน
ใช้กระบอกวัดปริมาตร วัดปริมาตรของโซเดียมอะซิเตทที่คุณคำนวณในขั้นตอนที่ 4 แล้วเติมลงในบีกเกอร์ ทำเช่นเดียวกันกับกรดอะซิติก ตอนนี้ เติมน้ำให้เพียงพอเพื่อให้ปริมาตรรวมของสารละลายถึงจำนวนบัฟเฟอร์ทั้งหมดที่คุณต้องการ (ปริมาณ V2 จากขั้นตอนที่ 4)
อ้างอิง
- "หลักการทางเคมี Quest for Insight ฉบับที่ 4"; ปีเตอร์ แอตกินส์, ลอเร็ตต้า โจนส์; 2008.
- Sonoma State University: ภาควิชาชีววิทยา สรีรวิทยาสัตว์ -- การเตรียมบัฟเฟอร์
เคล็ดลับ
- อีกวิธีหนึ่งในการทำอะซิเตทบัฟเฟอร์คือการเติมโซเดียมไฮดรอกไซด์ลงในสารละลายกรดอะซิติกจนได้ค่า pH ที่ต้องการ โซเดียมไฮดรอกไซด์เป็นเบสที่แข็งแรง ดังนั้นจึงเป็นอันตรายมากกว่าที่จะใช้งาน อย่างไรก็ตาม ควรใช้ขั้นตอนข้างต้น
คำเตือน
- น้ำส้มสายชูและโซเดียมอะซิเตทเป็นสารระคายเคืองตาและระคายเคืองผิวหนังเล็กน้อย ห้ามนำเข้าตาหรือผิวหนัง
เกี่ยวกับผู้เขียน
John Brennan ตั้งอยู่ในเมืองซานดิเอโกและได้เขียนเกี่ยวกับวิทยาศาสตร์และสิ่งแวดล้อมมาตั้งแต่ปี 2549 บทความของเขาปรากฏใน "Plenty" "San Diego Reader" "Santa Barbara Independent" และ "East Bay" ทุกเดือน" เบรนแนนสำเร็จการศึกษาระดับปริญญาตรีด้านวิทยาศาสตร์สาขาชีววิทยาจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ซานดิเอโก
เครดิตภาพ
ภาพโถโดย S from Fotolia.com