Механизм буферного действия

С точки зрения протолитической теории буферное действие растворов обусловлено наличием кислотно-основного равновесия общего типа:

Сопряженные кислотно-основные пары А^-/НА и В/ВН⁺ состав-ляют буферные системы.

Рассмотрим механизм буферного действия буферной системы на примере раствора, содержащего CH₃COONa и СН₃СООН. Уксусная кислота - слабый электролит, частично диссоциирующий на ионы:

СН₃СООH ⇄ СН₃СООН + H⁺

Ацетат натрия - сильный электролит, полностью распадающийся на ионы:

СН₃СООNa СН₃СОО^- + Na⁺

При добавлении сильной кислоты (например, НСl) сопряженное основание СН₃СОО^- связывает ионы Н⁺ в молекулы слабой кислоты:

СН₃СОО^- + H⁺ СН₃СООН

Таким образом, концентрация свободных ионов Н⁺ в растворе, а следовательно, и величина рН практически не изменяется.

Следует отметить, что при этом в буферной системе снижается концентрация анионов СН₃СОО^- и повышается концентрация моле-кул СН₃СООН. В результате происходит небольшое изменение в соотношении концентраций слабой кислоты и ее соли и, как следст-вие, наблюдается незначительное изменение рН. Существенные отклонения значений pH (более чем на 1) наблюдаются в условиях практически полного (до 90%) расходования анионов СН₃СОО^-.

При добавлении сильной щелочи (например, КОН) усиливается диссоциация уксусной кислоты, поскольку выделяющиеся в раствор ионы Н⁺ реагируют с ионами ОН^-, образуя воду:

СН₃СООH + OH^- СН₃СОО^- + H₂O

В этом случае также не происходит существенного изменения концентрации ионов Н⁺ в растворе, поскольку добавленные ионы ОН^- оказываются связанными в молекулы слабого электролита - воды, но небольшое изменение в соотношении концентраций слабой кислоты и ее соли (уменьшение концентрации СН₃СООН и увеличение концентрации СН₃СОО^-) приводит к незначительному повышению рН. Значительные отклонения значений pH (более чем на 1) наблюдаются в условиях практически полного (до 90%) расходования молекул кислоты.

Рассмотренные случаи показывают, что каждый компонент буферного раствора выполняет строго определенную функцию: за нейтрализацию добавленной кислоты «отвечают» анионы соли, а за нейтрализацию добавленной щелочи – молекулы кислоты.

Таким образом, для буферных растворов I типа справедливы заключения: