بافر قلیایی مایع، محلول های آبی یک باز ضعیف با اسید مزدوج آن هستند. محلول های بافر فوق العاده مفید هستند زیرا توانایی حفظ تعادل pH پایدار و مقاومت در برابر تغییرات را دارند. بافر قلیایی مایع به عنوان بافرهای pH یا بافرهای یون هیدروژن نیز شناخته می شوند زیرا با افزودن اسید، به طور موثری هرگونه تغییر در سطح pH را از بین می برند.
محلول های بافر، PH را تقریباً ثابت نگه می دارند، زیرا دارای تعادل بین اسید (HA) و باز مزدوج آن (A-) یا بین باز و اسید مزدوج هستند. در صنایع، از محلول های بافر در تخمیر الکلی (PH 5 تا ۶٫۵)، دباغی چرم، آبکاری الکتریکی، تولید شکر، تولید کاغذ و غیره استفاده می شود.
فهرست
انواع محلول های بافری
محلول های بافر را می توان به دو نوع اسیدی و قلیایی تقسیم کرد.
بافر اسیدی
این محلول ها معمولاً از یک اسید ضعیف و یکی از نمک های آن ساخته می شود. این محلول ها معمولاً مخلوطی از اتانوئیک اسید (یک اسید ضعیف) و اتانوات سدیم در محلول (نمک بازی ضعیف) هستند که وقتی در غلظت های مولی مساوی مخلوط شوند، دارای pH 4.76 هستند.
بافر قلیایی
بافر قلیایی مایع بیشتر مخلوطی از آمونیاک (قلیایی ضعیف) و محلول کلرید آمونیوم (نمک اسیدی ضعیف) است. بافر قلیایی مایع معمولا از یک باز ضعیف و یکی از نمک های آن ساخته می شوند. اگر این ترکیبات به نسبت مولی مساوی مخلوط شوند، محلول دارای pH 9.25 خواهد بود.
این بدان معنا نیست که محلول های بافر دارای pH خنثی هستند بلکه به این معنی است که این محلول ها PH متعادلی دارند. این محلول ها تعادل PH را حفظ می کنند و از تأثیرات خارجی که باعث تغییرات pH می شوند، جلوگیری می کنند.
اهمیت محلول بافری در بدن
محلول های بافری به طور طبیعی نیز وجود دارند. شاید مهم ترین مثال آن در بدن خود ما باشد، جایی که خون ما دارای pH طبیعی ۷٫۳۵ است. برای اینکه بدن ما به درستی عمل کند باید PH در این سطح حفظ شود، بنابراین خون ما حاوی یک «بافر» است. این نوع از محلول ها برای عملکرد مناسب بدن لازم هستند.
حفظ pH خون با استفاده از بافر بی کربنات کنترل می شود. این سیستم شامل یون های کربنیک اسید و بی کربنات است. هنگامی که PH خون به محدوده اسیدی می رسد، این بافر برای تشکیل گاز دی اکسید کربن عمل می کند. ریه ها این گاز را در طی فرآیند تنفس از بدن خارج می کنند. در شرایط قلیایی، این بافر با تحریک دفع یون های بی کربنات از طریق ادرار، pH را به حالت خنثی بازمی گرداند.
محلول های بافر چگونه کار می کنند؟
محلول بافری از ترکیب یک اسید ضعیف با باز مزدوج آن یا یک باز ضعیف با اسید مزدوج آن تولید می شود. اسید مزدوج یک ترکیب شیمیایی است که از دریافت یک پروتون توسط یک باز تشکیل می شود. به عبارت دیگر، این ترکیب شیمیایی یک باز است که یک یون هیدروژن به آن اضافه شده است.
این ترکیبات هستند که محلول های بافر را به ویژه مؤثر می سازند، زیرا تعادل pH را ایجاد می کنند که تجزیه آن ها حتی برای اسیدها و بازهای قوی نیز بسیار دشوار است. در هر محلولی، افزودن اسید باعث افزایش غلظت یون های هیدروژن (H+) می شود، در حالی که افزودن یک باز باعث افزایش غلظت یون های هیدروکسید (OH-) می شود. pH نسبت بین این دو نوع یون تعیین می شود. محلول بافری که به مخلوط اضافه می شود، یون های H+ یا OH- اضافی را جذب می کند و تعادل pH را حفظ می کند.
محلول های بافری آستانه تحمل دارند. اگر به اندازه کافی اسید یا باز قوی به محلول اضافه شود، pH در نهایت تغییر خواهد کرد. این مقدار به عنوان ظرفیت بافر شناخته می شود.
موارد استفاده از بافر قلیایی مایع
بسیاری از واکنش های شیمیایی برای عملکرد صحیح نیاز به pH ثابت دارند، بنابراین محلول های بافری کاربردهای بسیار زیادی در صنایع دارند. در صنعت، محلول های بافر در موارد زیر استفاده می شود:
- تخمیر
- رنگرزی پارچه
- تجزیه و تحلیل شیمیایی
- محصولات خانگی مانند مایعات شوینده
- محصولات بهداشت شخصی مانند صابون
- تجهیزات کالیبراسیون