буферный раствор

БУФЕРНЫЙ РАСТВОР

поддерживает при изменении состава среды постоянство значения к.-л. характеристики, напр. pH (кислотно-основной Б. р.) или окислительно-восстановит. потенциала (окислит.-восстановит. Б. р.).

Значение pH кислотно-основного Б. р. зависит от концентраций компонентов буферной смеси, находящихся в хим. равновесии, и мало меняется при концентрировании и разбавлении раствора, введении относительно небольших количеств веществ, взаимодействующих с одним из компонентов буферного раствора.

Наиб. распространены водные кислотно-основные Б. р. Они содержат слабую кислоту НА и сопряженное с ней основание А -, напр. CH₃COOH и CH₃COO⁻, NH₄⁺ и NH₃. В таких системах осуществляется равновесие:

По данным о константе диссоциации кислоты K_а = — [H₃O⁺] [А⁻ ] /[НА] определяют значение pH раствора:

где [НА] и [А⁻] — равновесные концентрации соотв. кислоты и основания, pK_а= —lgK_а. Это значение pH остается практически постоянным, т. к. при добавлении небольших количеств сильных кислот или оснований ионы H₃O⁺ или OH⁻связываются основанием (кислотой) с образованием сопряженной кислоты (основания).

Количественно Б. р. характеризуется буферной емкостью- производной , где X — характеристика среды, с — концентрация одного из компонентов буферной смеси или добавленного вещества, количественно реагирующего с одним из компонентов с образованием другого.

Емкость кислотно-основного Б. р. соответствует числу эквивалентов сильной кислоты или сильного основания, которое необходимо добавить к 1 л раствора, чтобы изменить его pH на единицу. Буферная емкость возрастает при увеличении начальных концентраций его компонентов и максимальна при их равенстве. Буферные свойства проявляются очень слабо, если концентрация одного компонента в 10 раз и более отличается от концентрации другого. Поэтому Б. р. часто готовят смешением растворов равной концентрации обоих компонентов либо прибавлением к раствору одного компонента соответствующего количества реагента, приводящего к образованию равной концентрации сопряженной формы.

Интервал pH (равный обычно pK_а ± 1), в котором данная буферная система может поддерживать постоянное значение pH, наз. областью буферирования. В справочной литературе имеются подробные рецепты приготовления кислотно-основных Б. р. для разл. значений pH.

Окислит.-восстановит. Б. р. содержит смесь соед. элементов переменной валентности в двух степенях окисления (т. е. смесь обеих форм окислительно-восстановит. пары), напр. Fe(III) и Fe(II). Значение окислительно-восстановит. потенциала такого Б. р. определяется по формуле:

где Е_р- реальный потенциал пары в данной среде, [Ох] и [Red]-концентрации соотв. ее окисленной и восстановленной форм, n — число электронов, участвующих в окислительно-восстановит. реакции, R — универсальная газовая постоянная, F- число Фарадея, T — абс. температура.

В методах фотометрии пламени (в т. ч. в атомно-абсорбционном анализе) буферными называют растворы, поддерживающие практически постоянное значение характеристики не самого раствора, а пламени, в которое они вдуваются. Например, такие легкоионизирующиеся вещества, как соли К, обеспечивают концентрацию электронов в пламени, необходимую для подавления ионизации определяемых атомов. В электрохимических методах анализа буферным иногда называют раствор, препятствующий смешению растворов вблизи анода и катода.

Многие биол. жидкости (кровь и др.) являются Б. р.; компоненты таких растворов — карбонаты, фосфаты и белки.

^{Лит.: Шарло Г., Методы аналитической химии. Количественный анализ неорганических соединений, пер. с франц., МЛ., 1966; Руководство по аналитической химии, пер. с нем., М., 1975; Лурье Ю. Ю., Справочник по аналитической химии, 5 изд., М., 1979, с. 305–12.}

_{Б. Я. Каплан}