inleidende Scheikunde-1e Canadese editie

zoals aangegeven in Paragraaf 12.4 “sterke en zwakke zuren en basen en zouten daarvan”, komen zwakke zuren relatief vaak voor, zelfs in de voedingsmiddelen die we eten. Maar af en toe komen we een sterk zuur of base tegen, zoals maagzuur, dat een sterk zure pH van 1,7 heeft. Sterke zuren en basen kunnen per definitie een relatief grote hoeveelheid H+− of OH-ionen produceren en bijgevolg chemische activiteiten hebben. Bovendien kunnen zeer kleine hoeveelheden sterke zuren en basen de pH van een oplossing zeer snel veranderen. Als 1 mL maagzuur aan de bloedbaan werd toegevoegd en er geen correctiemechanisme aanwezig was, zou de pH van het bloed afnemen van ongeveer 7,4 tot ongeveer 4,7—een pH die niet bevorderlijk is voor het verder leven. Gelukkig heeft het lichaam een mechanisme om zulke dramatische pH-veranderingen te minimaliseren.

Het mechanisme omvat een buffer, een oplossing die bestand is tegen dramatische veranderingen in de pH. Buffers doen dit door te bestaan uit bepaalde paar opgeloste stoffen: ofwel een zwak zuur plus een zout afgeleid van dat zwakke zuur of een zwakke base plus een zout van die zwakke base. Een buffer kan bijvoorbeeld bestaan uit opgeloste HC2H3O2 (een zwak zuur) en NaC2H3O2 (het zout afgeleid van dat zwakke zuur). Een ander voorbeeld van een buffer is een oplossing die NH3 (een zwakke base) en NH4Cl (een zout afgeleid van die zwakke base) bevat.

laten we een HC2H3O2/NaC2H3O2 buffer gebruiken om aan te tonen hoe buffers werken. Als een sterke base−een bron van OH—(aq) ionen− aan de bufferoplossing wordt toegevoegd, zullen die OH-ionen reageren met HC2H3O2 in een zuur−base reactie:

HC2H3O2(aq) + OH−(AQ) → H2o(J) + c2h3o2− (AQ)

in plaats van de pH dramatisch te veranderen door de oplossing basisch te maken, reageren de toegevoegde OH-ionen om H2O te maken, zodat de pH niet veel verandert.

als een sterk zuur—een bron van H+—ionen-aan de bufferoplossing wordt toegevoegd, zullen de H+ – ionen reageren met het anion uit het zout. Omdat HC2H3O2 een zwak zuur is, wordt het niet veel geïoniseerd. Dit betekent dat als veel H + – ionen en C2H3O2− ionen aanwezig zijn in dezelfde oplossing, ze samen zullen komen om HC2H3O2 te maken:

H+(aq) + C2H3O2−(aq) → HC2H3O2(aq)

in plaats van de pH dramatisch te veranderen en de oplossing zuur te maken, reageren de toegevoegde H+ – ionen om moleculen van een zwak zuur te maken. Figuur 12.2″ de acties van Buffers ” illustreert beide acties van een buffer.

Buffers gemaakt van zwakke basen en zouten van zwakke basen werken op dezelfde manier. Bijvoorbeeld, in een buffer met NH3 en NH4Cl, NH3 moleculen kunnen reageren met een overmaat H+ – ionen geïntroduceerd door sterke zuren:

NH3(aq) + H+(aq) → NH4+(aq)

tijdens de NH4+(aq) ionen kunnen reageren met de OH− ionen geïntroduceerd door sterke basen:

NH4+(aq) + OH−(aq) → NH3(aq) + H2O(ℓ)

buffers werken alleen goed voor beperkte hoeveelheden toegevoegd sterk zuur of Base. Zodra een van beide opgeloste stoffen volledig reageert, is de oplossing niet langer een buffer en kunnen snelle veranderingen in pH optreden. We zeggen dat een buffer een bepaalde capaciteit heeft. Buffers die meer opgeloste stof in hen om te beginnen hebben grotere capaciteiten, zoals zou worden verwacht.

menselijk bloed heeft een buffersysteem om extreme veranderingen in de pH te minimaliseren. Eén buffer in het bloed is gebaseerd op de aanwezigheid van HCO3− en H2CO3 . Met deze buffer aanwezig, zelfs als sommige maagzuur zou zijn weg vinden rechtstreeks in de bloedbaan, de verandering in de pH van het bloed zou minimaal zijn. Binnen veel van de cellen van het lichaam, is er een buffersysteem dat op fosfaationen wordt gebaseerd.