أساسيات الكيمياء: ما هو العازلة؟

أ متعادل هو المحلول تحتوي إما حمض ضعيف ولها ملح أو أ قاعدة ضعيفة ولها ملح، الذي يقاوم التغييرات في الرقم الهيدروجيني. بمعنى آخر ، العازلة هي محلول مائي إما من حمض ضعيف وقاعدته المترافقة أو قاعدة ضعيفة وحمضها المترافق. قد يسمى المخزن المؤقت أيضًا محلول الأس الهيدروجيني أو محلول أيونات الهيدروجين أو محلول العازلة.

مخازن تستخدم للحفاظ على درجة حموضة ثابتة في محلول ، حيث يمكنها تحييد كميات صغيرة من حمض إضافي للقاعدة. بالنسبة لمحلول حاجز معين ، هناك نطاق حموضة عامل وكمية محددة من الحمض أو القاعدة التي يمكن تحييدها قبل أن يتغير الأس الهيدروجيني. تسمى كمية الحمض أو القاعدة التي يمكن إضافتها إلى المخزن المؤقت قبل تغيير درجة الحموضة الخاصة به بسعة التخزين المؤقت.

ال معادلة هندرسون-هاسيلبالش يمكن استخدامها لقياس الرقم الهيدروجيني التقريبي للمخزن المؤقت. من أجل استخدام المعادلة ، يتم إدخال التركيز الأولي أو التركيز المتكافئ بدلاً من تركيز التوازن.

الشكل العام للتفاعل الكيميائي العازل هو:

HA ⇌ H⁺ + أ⁻

• الدم - يحتوي على نظام عازلة للبيكربونات
• عازلة تريس
• الفوسفات العازلة

كما هو مذكور ، المخازن المؤقتة مفيدة عبر نطاقات درجة الحموضة المحددة. على سبيل المثال ، إليك نطاق الأس الهيدروجيني لعوامل التخزين المؤقت الشائعة:

عندما يتم تحضير محلول عازلة ، يتم تعديل الرقم الهيدروجيني للمحلول للحصول عليه ضمن النطاق الفعال الصحيح. عادة ما يتم إضافة حمض قوي ، مثل حمض الهيدروكلوريك (HCl) لخفض درجة الحموضة في المحاليل الحمضية. تمت إضافة قاعدة قوية ، مثل محلول هيدروكسيد الصوديوم (NaOH) لرفع درجة الحموضة في المحاليل القلوية.

من أجل فهم كيفية عمل المخزن المؤقت ، ضع في اعتبارك مثال محلول منظم مصنوع من خلال إذابة أسيتات الصوديوم إلى حمض أسيتيك. حمض الخليك (كما يمكنك أن تقول من الاسم) حمض: CH₃COOH ، بينما تنفصل أسيتات الصوديوم في محلول لإعطاء قاعدة مترافقة ، أيونات أسيتات CH₃سجع^-. معادلة التفاعل هي:

CH₃COOH (aq) + OH^-(ع) ⇆ CH₃سجع^-(ع) + ح₂يا (ع)

إذا تم إضافة حمض قوي إلى هذا المحلول ، فإن أيون الأسيتات يحيده:

CH₃سجع^-(ع) + ح⁺(ع) ⇆ CH₃COOH (aq)

هذا يغير توازن تفاعل العازلة الأولي ، مع الحفاظ على درجة الحموضة مستقرة. من ناحية أخرى ، ستتفاعل قاعدة قوية مع حمض الأسيتيك.

تعمل معظم المخازن المؤقتة على نطاق pH ضيق نسبي. الاستثناء هو حمض الستريك لأنه يحتوي على ثلاث قيم pKa. عندما يحتوي المركب على قيم pKa متعددة ، يصبح نطاق الأس الهيدروجيني الأكبر متاحًا للمخزن المؤقت. من الممكن أيضًا الجمع بين المخازن المؤقتة ، بشرط أن تكون قيم pKa الخاصة بها قريبة (تختلف بمقدار 2 أو أقل) ، وتعديل الأس الهيدروجيني بقاعدة قوية أو حمض للوصول إلى النطاق المطلوب. على سبيل المثال ، يتم تحضير المنطقة العازلة McIvaine من خلال الجمع بين مخاليط Na₂ص₄ وحامض الستريك. اعتمادًا على النسبة بين المركبات ، قد يكون المخزن المؤقت فعالًا من الأس الهيدروجيني 3.0 إلى 8.0. خليط من يمكن أن يغطي حمض الستريك وحمض البوريك وفوسفات البوتاسيوم وحمض ثنائي ميثيل الباربيتويك نطاق الأس الهيدروجيني من 2.6 إلى 12!

• المخزن المؤقت هو محلول مائي يستخدم للحفاظ على الرقم الهيدروجيني لمحلول ثابت تقريبًا.
• يتكون المخزن المؤقت من حمض ضعيف وقاعدة مترافقة أو قاعدة ضعيفة وحامض مترافق.
• سعة التخزين المؤقت هي كمية الحمض أو القاعدة التي يمكن إضافتها قبل تغيير الرقم الهيدروجيني للمخزن المؤقت.
• مثال على حل العازلة هو بيكربونات في الدم ، والتي تحافظ على الرقم الهيدروجيني الداخلي للجسم.

• بتلر ، ج. ن. (1964). التوازن الأيوني: نهج رياضي. أديسون ويسلي. ص. 151.
• كارمودي ، والتر ر. (1961). "سلسلة عازلة واسعة النطاق سهلة التحضير". ج. كيم. تعليم. 38 (11): 559–560. دوى:10.1021 / ed038p559
• هولانيكي ، أ. (1987). تفاعلات الأحماض والقواعد في الكيمياء التحليلية. ترجم من قبل ماسون ، ماري ر. هوروود. ردمك 0-85312-330-6.
• Mendham ، J. ؛ ديني ، ر. ج. بارنز ، ج. د.؛ توماس ، م. (2000). "الملحق 5". كتاب فوجل للتحليل الكيميائي الكمي (الطبعة الخامسة). هارلو: تعليم بيرسون. ردمك 0-582-22628-7.
• العقرب ، ر. (2000). أساسيات الأحماض والقواعد والمخازن وتطبيقها على الأنظمة البيوكيميائية. ISBN 0-7872-7374-0.