Come calcolare la capacità del buffer

I tamponi solitamente utilizzati sono costituiti da un acido debole e dalla sua base coniugata o da una base debole e dal suo acido coniugato.

Soluzione tampone - Esempi

1. HCO₃^- / CO₃^2- buffer
2. H₂PO₄^- / HPO₄^2- buffer
3. CH₃COOH / CH₃COO^- N / A⁺ buffer

Preparazione della soluzione tampone

Quando vogliamo preparare la soluzione tampone, prendiamo,

1. Un acido che ha il valore pKa più vicino al pH richiesto e al suo sale di base coniugato o,
2. Una base che ha il valore di 14-pKb più vicino al pH richiesto e il suo sale di acido coniugato.

Rapporto di Buffer

Il rapporto di buffer dei due componenti è trovato dalla famosa equazione di Henderson-Hassel Bach

 pH = pKa + registro B / A    (B = base, A = acido)

Capacità del buffer

La capacità del buffer ci dice quanto sia forte il tampone in termini di resistenza a qualsiasi aggiunta di base o acido. Ciò dipende da due fattori, il rapporto del buffer e le concentrazioni effettive dei due componenti. Un buffer è forte quando entrambi i componenti sono in concentrazioni uguali. Questo accade solo se pH = pKa o 14-PKb. Inoltre, sappiamo che il rapporto del buffer potrebbe essere ottenuto in diversi modi.

Ad esempio, se B / A = 2, potrebbe essere ottenuto da,

B = 2 mouldm^-3    e A = 1 mouldm^-3

B = 0,2 moldm^-3 e A = 0,1 moldm^-3

B = 0,02 mouldm^-3 e A = 0,01 mmm^-3 e così via.

Tuttavia, è stato dimostrato che maggiore è la concentrazione, maggiore è la capacità del buffer.

La capacità del buffer è data dall'indice del buffer β.

β = ΔB / ΔpH

ΔB = quantità di acido forte o base forte aggiunta (nello stampaggio di molarità^-3) e ΔpH = la differenza di pH causata dall'aggiunta di una base forte o di un acido forte.

Come calcolare la capacità del buffer 

PASSO 1: Prendi 1 dm³ del buffer di interesse (1 litro)

FASE 2: Misurare il pH iniziale utilizzando un pHmetro calibrato con precisione, pH_X.

FASE 3: aggiungere una quantità nota di acido forte / base forte e mescolare bene la soluzione consentendo l'equilibrio.

FASE 4: Misurare il pH finale della miscela con un pHmetro accuratamente calibrato, pH_y.

FASE 5: CALCOLO

Per illustrare io uso il tampone acetico, quantità aggiunta di NaOH = 0,02 mol, pH x = 4,75 pH_y= 5,20

Sostituendo all'equazione,

β = ΔB / ΔpH = 0,02 mol / (5,20-4,75)

                                = 0,044 moli

NOTA: sempre la capacità del buffer viene calcolata per 1 dm³ del buffer. Se si utilizza un volume di buffer diverso, calcolare sempre di conseguenza.

Per esempio, la differenza di pH sopra riportata è stata data da 500,0 cm³ del buffer, quindi β = (0,044 mol / 2) = 0,022 mol

Perché il volume è ½ di 1dm³ il valore ottenuto viene moltiplicato per ½.