دانلود تحقیق محلول بافر

محلول بافر
دید کلی
گاهی لازم است محلولی را که دارای PH معین است، تهیه و ذخیره کنیم.

نگهداری چنین محلولی حتی مشکل‌تر از تهیه آن است.

چنانچه این محلول در معرض هوا قرار گیرد، دی‌اکسید کربن (یک ایندرید اسید) جذب می‌کند و اسیدی‌تر می‌شود.

چنانچه محلول در ظرف شیشه‌ای ذخیره شود، ناخالصیهای قلیایی که در اثر خیسیدن شیشه شسته می‌شود، ممکن است PH را تغییر دهد.

در محلولهای بافر تامپون) ، PH در رقمی تا حدودی ثابت ، حتی وقتی مقادیر کم اسید یا باز به آنها اضافه می‌شود، محفوظ می‌ماند.

تهیه محلول بافر (اسیدی)
یک محلول بافر را می‌توان از یک اسید ضعیف یا یک باز ضعیف و نمکی از الکترولیت ضعیف تهیه کرد.

مثلا ، می‌توان بافری از اسید استیک و استات سدیم تهیه کرد.

اگر از این دو ماده به غلظت یکسان مثلا 1M داشته باشیم.

در نتیجه:
یک محلول بافر را می‌توان از یک اسید ضعیف یا یک باز ضعیف و نمکی از الکترولیت ضعیف تهیه کرد.

در نتیجه: از آنجا که با غلظت و برابر است، غلظت برابر با می‌شود و PH برابر 4.74 خواهد بود.

PK یک الکترولیت ضعیف را می‌توان به طریقی مشابه با PH تعریف کرد: محلولی از یک اسید ضعیف که در آن غلظت آنیون برابر غلظت اسید تفکیک نشده باشد، PH آن برابر اسید است.

در نمونه بافری که شرح داده شد، مقادیر و نسبت به مقدار موجود 50 مرتبه بیشتر است.

اضافه کردن اسید یا باز به محلول بافر چنانچه مقدار کمی یون اضافه کنیم، منبع فراوان یون استات آن را به سرعت به اسید استیک تبدیل می‌کند.

چنانچه به این مقدار بافر مقداری یون اضافه کنیم، یون را خنثی می‌کند.

ولی مقدار فروان استیک اسید موجود به وسیله تفکیک مقدار یون حذف شده را جایگزین خواهد کرد و PH محلول در رقمی نسبتا ثابت محفوظ می‌ماند.

بافرها نمی‌توانند افزایش مقادیر زیاد اسید یا قلیا را تحمل کنند.

افزایش 0.01 مول به ازای یک لیتر از یا در حدود حداکثر مقداری است که انتظار می‌رود بافری توان تحمل آن را داشته باشد.

تهیه بافر قلیایی بافرهای قلیایی را نیز می‌توان تهیه کرد.

چنانچه باز ضعیف و یون مشتق آن با غلظتهای برابر ، وجود داشته باشند، داریم: محلولی از به مقدار 0.1 مول و به مقدار 0.1 مول مثالی از این نوع بافر است که PH آن برابر 9.26 است.

رابطه هندرسون _ باخ بافرهایی نیز می‌توان تهیه کرد که در آنها نسبت غلظت الکترولیت ضعیف به غلظت یون مشترک 1 به 1 نباشد.

از این روش می‌توان برای بدست آوردن بافری که PH یا POH آن با اسید یا باز ضعیف تفاوت دارد، استفاده کرد.

رابطه هندرسون باخ این نوع بافر را توجیه می‌کند: بطور کلی برای یک بافر موثر ، نسبت غلظت جز مولکولی به غلظت جز یونی باید بین 0.1 و 10 باشد.

بنابراین برای تهیه یک بافر موثر می‌توان از استفاده کرد.

برای مثال ، می‌توان بافری از اسید استیک و استات تهیه کرد که در آن مقادیر دلخواه PH بین 3.74 و 5.74 را داشته باشد، زیرا مقدار اسید استیک برابر 4.74 است.

استفاده از محلولهای بافر در صنعت و طبیعت استفاده از بافرها بخش مهمی از بسیاری فرآیندهای صنعتی است.

مثالهایی در این مورد ، آبکاری و تهیه چرم و مواد عکاسی و رنگها هستند.

در پژوهشهای باکتری شناسی برای حفظ PH لازم جهت رشد باکتریهای مورد مطالعه ، محیطهای کشت معمولا بافری هستند.

بافرها بطور وسیعی در شیمی تجزیه و همچنین برای مدرج کردن PH سنج بکار می‌رود.

بدن انسان به وسیله بی کربنات ، فسفات و سیستمهای پیچیده پروتئین در بافری است.

محلول های بافری یک سیستم بافرمی تواند مقدارقابل توجهی اسید یا باز رابدون آنکه تغییر عمده ای در PH محلول رخ دهد جذب نماید محلول های بافر ازمخلوط یک اسید ضعیف بانمک آن ویا محلول بازضعیف بانمک آن تهیه می شوند.

وزمانی بیشترین کارایی رادارند که غلظت اسید ضعیف با بازمزدوجش ( HA و A- ) ویا غلظت بازضعیف بااسید مزدوجش( MOH و M+ ) برابرباشد.محلولهای بافر درحیات مابسیاربااهمیت می باشند .ازجمله خون یک بافربسیارمهم است که باعث می شودPHمحیط بدن درمقابل مواد غذایی متنوع ویاداروهایی که می خوریم ثابت بماند.

بدنیست بدانیدزمانی که ورزشکاران درلحظات اضطراب ناشی از مسابقه ورقابت، سریعترو عمیق تر نفس می کشند تهویه بیش از اندازه میزان CO2 موجوددرخون راکاهش می دهد درنتیجه قداربیشتری H2CO3 طبق رابطه زیر تجزیه شده تاطبق اصل لوشاتلیه این کاهش جبران شود .

H2O + CO2 H3O+ + HCO3- → H2O+ H2CO3 ممکن است.

ـHCO3 به حدی کم شود که برای جبران آن PH خون افزایش یابد دراین شرایط رگهای خون درمغز انقباض یافته وخون کمی به مغز میرسددراین حالت ورزشکار دچارسرگیجه وگاه بیهوش می شود دراین وضعیت تنفس عادی شده و PHبه مقدارطبیعی بارمی گردد.

محلول های بافر محلول هایی هستند که با تغییرات محیط های بازی ضعیف با اسید آن و یا اسید ضعیف و باز آن مقاومت می کنند.

این مقاومت تعادل بین محلول های فوق را تنظیم می نماید.اضافه شدن اسید قوی به ترکیب باز باعث جذب پروتن و حفظ pH می شود.از طرفی تعادل بین محلول اسید قوی یا باز قوی با اضافه شدن اسید قوی یا باز آن تغییراتی را رو یpH انجام می دهد و از طرفی تئوری برونستد لوری در مقابل تئوری لوئیس قرار می گیرد.محاسبه pH یک محلول از روش هندرسون هاسل باخ با فرمول به طور مثال برای معادله HA(aq)+H2O(l)H3O+(aq)+A-(aq) بدست می آید.

در این رابطه ظرفیت ماکزیمم بافر هنگامی اتفاق می افتد که pH=pKa و میزان بافر در مقایسه با pH برابر pKa±1 است.

تغییرات مقاومت در ساخت محلول ها جهت اندازه گیری pH برای تولید مواد شیمیایی و انجام پروسه ها و متد های شیمیایی انجام می شود.

به عبارت دیگر استفاده از محلول های بافر نه تنها در آزمایشگاه شیمی بلکه در آزمایشگاه های بیوشیمیایی جهت حفظ ترکیبات بیوشیمیایی موجودات زنده در pH که با شرایط داخل سلولی هماهنگی دارد به کار می رود.به عبارت دیگر اگر محلول های بافر دقیقا ساخته شوند می توانند کلیه ترکیب ها و واکنش های شیمیایی که داخل سلول اتفاق می افتد را حفظ کنند.