Buffer (scheikunde)

Van Wikipedia

Zuren en Basen
pH Bufferoplossing Systematische naamgeving zuren Redoxreactie Zuren: sterke zuren zwakke zuren alle zuren Basen: sterke basen zwakke basen alle basen

Een buffer of een zuurteregelaar is in de scheikunde een stof die de zuurtegraad van een andere stof of in een ruimte regelt of onder controle houdt. Rond een bepaalde pH-waarde (die bufferpaarafhankelijk is), wordt toevoegen van base of zuur gebufferd; dwz dat de pH-waarde weinig verandert (in tegenstelling tot wat zou gebeuren bij afwezigheid van de buffer).

Buffer oplossingen bestaan uit ofwel een zwak zuur en zijn zout, ofwel een zwakke base en zijn zout. Deze twee stoffen kunnen zowel een proton (H⁺) als een OH^--ion opnemen en afgeven; de twee stoffen worden een bufferpaar genoemd.

Het regelen van de zuurtegraad ontstaat door het chemische evenwicht tussen (bijv.) het zwakke zuur en zijn zout:

HA(aq) H⁺(aq) + A^-(aq)

Indien een base toegevoegd wordt, zal het proton H⁺(aq) reageren met de base, en aldus uit het mengsel verdwijnen. Om de reactie in evenwicht te brengen (er is immers A^-(aq) verdwenen); zal een gedeelte van het zwak zuur dissociëren (niveau A^-(aq) herstellen).

Wordt een zuur toegevoegd, dan is er teveel H⁺(aq) voorhanden, en zal het zuur opnieuw gevormd worden.

Het pH van een buffermengsel wordt gegeven door de formule van Henderson-HasselBalch:

Inhoud 1 Illustratie 2 Buffers 2.1 Meerwaardige buffers 2.2 Buffercapaciteit 3 Gebruik 4 Zie ook

[bewerk] Illustratie

We nemen het bufferpaar

Het natriumacetaat (zout) dissociëert volledig in water

Wordt een zuur toegevoegd, dan zal het proton reageren met de geconjugeerde base in het buffer:

Het omgekeerde gebeurt indien een base wordt toegevoegd, de OH^- reageert met het zwakke zuur:

[bewerk] Buffers

• citroenzuur/citraat-buffer (C₆H₈O₇) (ongeveer pH 3-5)
• aluminium-buffer (pH 3,0 tot 4,2)
• azijnzuur/acetaatbuffer (pH 3,7 - 5,7)
• fosfaatbuffer KH₂PO₄ + Na₂HPO₄ (pH 5,4-8,0)
• koolzuur/carbonaat-buffer (pH 6,2 tot 8,6)
• ammoniakbuffer NH₃+H₂O+NH₄Cl (pH 8,2-10,2)
• boorzuur-buffer (H₃BO₃) (ongeveer pH 9-11)

[bewerk] Meerwaardige buffers

Er bestaan ook stoffen die verschillende protonen kunnen opnemen of afgeven; ze worden meerwaardige buffers genoemd:

bvb. driewaardige fosfaatbuffer: PO₄^3-, HPO₄^2-, H₂PO₄^- en H₃PO₄;

fosfaatbuffer vormt zo 3 bufferparen PO₄^3-/HPO₄^2-, HPO₄^2-/H₂PO₄^- en H₂PO₄^-/H₃PO₄

Afhankelijk van de zuurtegraad, zal een ander bufferpaar een bufferende werking uitoefenen.

bvb. HPO₄^2-/H₂PO₄^- rond pH 7.21

[bewerk] Buffercapaciteit

De buffercapaciteit zegt iets over hoe 'goed' een buffer werkt. Hoe hoger de buffercapaciteit, des te beter de buffer de pH-waarde stabiel kan houden bij toevoeging van zuur of base. De formule om de buffercapaciteit, β, te berekenen is:
β × ΔpH = (1 / V) × (Δn / |ΔpH|)
Hierin is V het volume van de bufferoplossing, Δn de hoeveelheid (in mol) toegevoegd zuur/base, en ΔpH het verschil in pH (voor en na het toevoegen).

[bewerk] Gebruik

Bufferoplossingen worden gebruikt in biochemische processen, aangezien vele enzymen slechts bij één bepaalde pH werken; zo is het buffer van koolzuur en carbonaat-zout aanwezig in het bloed, om zo een pH tussen 7,35 en 7,45 te bekomen.

[bewerk] Zie ook

• pH