บัฟเฟอร์คือ

บัฟเฟอร์คือสารละลายที่สามารถต้านทานการเปลี่ยนแปลงค่า pH เมื่อเติมส่วนประกอบที่เป็นกรดหรือเป็นเบส สามารถแก้กรดหรือเบสที่เติมในปริมาณเล็กน้อย ทำให้ pH ของสารละลายค่อนข้างคงที่ นี่เป็นสิ่งสำคัญสำหรับกระบวนการและ/หรือปฏิกิริยาที่ต้องการช่วง pH ที่เฉพาะเจาะจงและมีเสถียรภาพ สารละลายมีช่วง pH และความจุในการทำงาน ซึ่งกำหนดปริมาณกรด/เบสที่สามารถทำให้เป็นกลางได้ก่อนที่จะเปลี่ยนแปลง pH และปริมาณที่จะเปลี่ยนแปลง

บัฟเฟอร์ประกอบด้วยอะไรบ้าง

เพื่อรักษาช่วง pH อย่างมีประสิทธิภาพ Buffer ต้องประกอบด้วยคู่กรด-เบสคอนจูเกตที่อ่อนแอ ซึ่งหมายความว่า a กรดอ่อนและเบสคอนจูเกตหรือ b. เบสอ่อนและกรดคอนจูเกต การใช้อย่างใดอย่างหนึ่งจะขึ้นอยู่กับค่า pH ที่ต้องการเมื่อเตรียม ตัวอย่างเช่นสิ่งต่อไปนี้สามารถทำหน้าที่เป็นบัฟเฟอร์เมื่อรวมกันในสารละลาย:

• กรดอะซิติก (กรดอินทรีย์อ่อนที่มีสูตร CH3COOH) และเกลือที่มีเบสคอนจูเกต แอนไอออนของอะซิเตต (CH3COO-) เช่น โซเดียมอะซิเตท (CH3COONa)
• ไพริดีน (เบสอ่อนที่มีสูตร C5H5N) และเกลือที่มีกรดคอนจูเกต ไพริดิเนียมไอออนบวก (C5H5NH+) เช่น ไพริดิเนียมคลอไรด์
• แอมโมเนีย (เบสอ่อนที่มีสูตร NH3) และเกลือที่มีกรดคอนจูเกต ไอออนบวกของแอมโมเนียม เช่น แอมโมเนียมไฮดรอกไซด์ (NH4OH)

หลักการทำงานของบัฟเฟอร์

บัฟเฟอร์สามารถต้านทานการเปลี่ยนแปลงค่า pH ได้เนื่องจากส่วนประกอบทั้งสอง (กรดคอนจูเกตและเบสคอนจูเกต) มีอยู่ในปริมาณที่ประเมินค่าได้ที่สมดุลและสามารถแก้กรดและเบสอื่นๆ จำนวนเล็กน้อย (ในรูปของ H3O+ และ OH-) เมื่อ จะถูกเพิ่มเข้าไปในสารละลาย เพื่อชี้แจงผลกระทบนี้ เราสามารถพิจารณาตัวอย่างง่ายๆ ของ Hydrofluoric Acid (HF) และโซเดียมฟลูออไรด์ (NaF) กรดไฮโดรฟลูออริกเป็นกรดอ่อนเนื่องจากแรงดึงดูดอย่างแรงระหว่าง F- ion ที่ค่อนข้างเล็กกับโปรตอนโซลเวต (H3O+) ซึ่งไม่ยอมให้ละลายในน้ำโดยสิ้นเชิง ดังนั้น หากเราได้รับ HF ในสารละลายที่เป็นน้ำ เราจะสร้างสมดุลต่อไปนี้โดยมีความแตกแยกเพียงเล็กน้อย (Ka(HF) = 6.6×10-4 ซึ่งสนับสนุนสารตั้งต้นอย่างมาก):

HF(aq)+H2O(l)⇌F−(aq)+H3O+(aq)(1)

จากนั้นเราสามารถเติมและละลายโซเดียมฟลูออไรด์ลงในสารละลายแล้วผสมทั้งสองจนได้ปริมาตรและ pH ที่ต้องการซึ่งเราต้องการบัฟเฟอร์ เมื่อโซเดียมฟลูออไรด์ละลายในน้ำ ปฏิกิริยาจะเสร็จสมบูรณ์ ดังนั้นเราจึงได้รับ:

NaF(aq)+H2O(l)→Na+(aq)+F−(aq)(2)

เนื่องจาก Na+ เป็นคอนจูเกตของเบสแก่ จึงไม่มีผลต่อ pH หรือการเกิดปฏิกิริยาการเพิ่ม NaF

อย่างไรก็ตาม สำหรับสารละลายจะเพิ่มความเข้มข้นของ F- ในสารละลายและด้วยเหตุนี้ โดยหลักการของเลอ ชาเตอลิเยร์ จะนำไปสู่การแยกตัวของ HF น้อยลงเล็กน้อยในสมดุลก่อนหน้าเช่นกัน การมีอยู่ของกรดคอนจูเกต HF และเบสคอนจูเกตในปริมาณที่มีนัยสำคัญ F- ช่วยให้สารละลายทำหน้าที่เป็นบัฟเฟอร์ การทำงานนี้สามารถเห็นได้ในกราฟการไทเทรตของสารละลาย Buffer