روش تهیه محلول بافر

محلول بافر

(Buffer solution) یک محلول است که از یک اسید ضعیف و نمک آن یا یک باز ضعیف و نمک آن ساخته می شود. محلول های بافر توانایی حفظ pH محلول را حتی در صورت افزودن اندکی باز یا اسید را دارند . محلول های بافر (تامپون) محلول هایی هستند که در برابر تغییرات pH تا حدی مقاومت می کنند. یعنی اگر چند قطره اسید یا باز به آن اضافه شود، pH این محلول ها تغییر محسوسی نمی کند.

ظرفیت بافری

حداکثر مقداری که از یک اسید یا باز می توان به یک بافر اضافه کرد و pH آن تغییر محسوسی نکند ،‌ظرفیت بافر گفته می شود. در ادامه مصاحبه این ظرفیت را تشریح خواهیم کرد.

محلول های بافر نمکی

محلول های بافر نمکی، محلول هایی هستند که با غلظت های مشخص نمکی و pH فیزیولوژیکی ساخته شده که به صورت تنها و یا با مخلوطی از سایر معرف ها برای شستشوی بافت ها و سلول ها به کار می روند. این محلول ها عمدتاً شامل سدیم، پتاسیم، کلسیم، منیزیم و کلراید هستند که برای سلولها محیط آبی به همراه یون های غیر آلی را فراهم نموده و در عین حالpH فیزیولوژیک و فشار اسمزی را حفظ می نمایند.

بنابراین نقش اصلی محلول نمکی، حفظ pH فیزیولوژیک و تعادل اسمزی در یک محیط و فراهم نمودن محیط آبی به همراه یون های غیر آلی برای سلول ها بوده که به عنوان یک فاکتور اصلی از یک قرن پیش تا کنون مورد توجه است.

تهیه محلول بافر

محلول های بافر متشکل از یک اسید ضعیف و نمک آن و یا یک باز صعیف و نمک آن هستند از جمله این ترکیبات :

CH3COOH , CH3COONa

HF , KF

NH4OH , NH4Cl

KH2PO4 , K2HPO4

کاتیون نمک تاثیری در عملکرد بافر ندارد یا به زبان ساده تر در ترکیب بی خاصیت است بنابراین بافرها را میتوان به صورت زیر نمایش دارد:

-CH3COOH , CH3COO

آنیون هایی که خاصیت آمفوتری دارند نیز میتوانند با باز مزدوج خود یک محلول بافری بسازند :

-H2PO4- ,HPO42

-HCO3- , CO32

عملکرد بافر

در یک محلول بافر تفکیک اسید به حالت تعادل رسیده ونمک آن نیز به طور کامل یونیده می شود چنانچه به این مخلوط تعادلی اسید اضافه کنیم یون +H حاصل از تفکیک اسید تعادل را دچار آشفتگی میکند تعادل طبق اصل لوشاتلیه در جهت مصرف این یون بوتولید HA حرکت میکند در این بین نمک اسید ضعیف تامین کننده منبع فراوان یون های -Aبرای تبدیل یون -A به اسید است .

وقتی به این بافر باز اضافه کنیم یون -OH حاصل از تفکیک باز با یون+H به شکل آب خارج می گردد یعنی وقتی باز اضافه میکنیم از یک طرف یون –OH وارد می شود واز طرف دیگر جذب+ H شده وخارج میشود اسید نیز هرچه بیشتر تفکیک میشود تا +H کافی برای خنثی کردن تمامی باز فراهم کند

pH بافر

بافر ها را می توان مطابق فرمول زیر تعیین کرد به این رابطه رابطه هندرسن – هسل باخ میگویند

(pH = pKa + log(A-/HA

بر اساس این رابطه مشخص است که هرگاه غلظت نمک یایون -A با غلظت اسید HA برابر باشد PHبرابر pKa میشود

ظرفیت بافر

اگرچه بافر ها در مقابل افزایش اسید یا باز مقاومت میکنند ولی هر بافر ظرفیت معینی داشته و بیشتر از آن یارای مقاومت در مقابل تغییر PH ندارد معمولا بافر هایی که نسبت غلظت اسید ونمک در ان ۱:۱ است بیشترین ظرفیت دارند

روشهای تهیه بافر

به 6 روش می توان محلول های بافری را تهیه کرد

1- اختلاط مستقیم یک اسید ضعیف و نمک آن

2-  اختلاط مستقیم یک باز ضعیف و نمک آن

3- اختلاط یک اسید ضعیف با یک باز قوی به طوریکه عده مولهای اسید به کار رفته زیادتربوده واسید به طور اضافی باقی بماندو با محصول واکنش یعنی نمک اسید ضعصف بافر بسازد

مثلا اگر CH3COOH و NaOH رابایکدیگر ترکیب کنیم محصولNaCH3COO است حال اگر نسبت هایی از CH3COOH و NaOH بکار بریم که NaOH به طور کامل مصرف شده و از CH3COOH اضافی بماند مقدار اضافی CH3COOHو NaCH3COO تولید شده مجموعا بافر تشکیل می دهند.

4- اختلاط یک باز ضعیف با یک اسید قوی به طوریکه عده مولهای باز به کار رفته زیاد تر بودهطور اضافی باقی بماندو با محصول واکنش یعنی نمک باز ضعیف بافر بسازد

به طور مثال در واکنش NH4OH با HCl که NH4CL محصول می دهند اگر پس از پایان از NH4OH اضافی بماند با NH4CL تولید شده مجموعا بافر میسازند

5- ترکیب نمک یک اسید ضعیف با یک اسید قوی به طوریکه عده مولهای نمک زیادتر بودهدرپایان واکنش نمک اضافی بماندو با محصول واکنش بعنی اسید ضعیف بافر بسازد

مثلا اگرNaF را با HCl مخلوط کنیم محصول HFبدست می آید که در صورتی که از NaF اضافی بماند مجموعا بافر می سازدند.

6- ترکیب نمک یک باز ضعیف با یک باز قوی به طوریکه عده مولهای نمک زیادتر بوده درپایان واکنش نمک اضافی ماندهوبا محصول واکنش یعنی بازضعیف یک بافر بسازند مثلادر نتیجه اختلاط NH4Cl با NaOH محصول NH4OH بدست می آید که در صورتی که از NH4Cl اضافی بماند مجموعا بافر می سازند.

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 پژوهشهایباکتری 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.

مقاله ای که مطالعه کردید مربوط به محلول های بافر بود که در حوزه تجهیزات تست و آزمایشگاهی کاربرد دارد.

* لینک های زیر میتواند شما را در معرفی انواع دستگاه های مرتبط با این مقاله کمک کند :

1. PH متر

2. اسید سنج

3. سختی سنج ، شوری سنج ، TDS متر

4. تست کیفیت مایعات

5. کنداکتیوی متر