13 i 14-11-2013 puferi

Sadržaj predavanja

1.

Definicija pufera

2.

Henderson Hasselbalch jednačina

Puferi -regulatori pH vrednosti

2.

Henderson Hasselbalch jednačina

3.

Mehanizam

dejstva pufera

4.

pH-opseg dejstva i kapacitet pufera

5.

Biološki značajni puferi

6.

Izbor odgovarajućeg farmaceutskog pufera

7.

Priprema pufera

8.

Primeri izračunavanja pH pufera

1

13,14-11-2013

Puferi su rastvori koji održavaju približno stalnu pH vrednost pri razblaženju ili

dodatku ograničenih količina kiselina ili baza.

Uslov je da sadrže kiselu i baznu komponentu, koje m

eđusobno ne reaguju, ali

su u m

ogućnosti da neutrališu H

+i OH

-jone iz drugih izvora.

1. D

efinicija pufera

Puferski rastvori sadrže sm

ešu:

su u m

ogućnosti da neutrališu H

+i OH

-jone iz drugih izvora.

Konjugovani kiselinsko-bazni par, u značajnim

koncentracijam

a, ima

navedene karakteristike (npr. sirćetna kiselina-acetatni jon ili amonijak-

amonijum jon). Kisela komponenta reaguje sa dodatom jakom bazom, a bazna

sa dodatom jakom kiselinom.

2

Puferski rastvori sadrže sm

ešu:

•slabu kiselinu i njenu so (konjugovana baza)

•slabu bazu i njenu so (konjugovana kiselina)

(potpuna disocijacija soli)

NaC

HCOO

→Na+

+ CH

COO

-

Slaba kiselina -so

slabe kiseline

na primeru CH

3COOH -NaC

H3COO

2. H

ender

son H

asselbalch jed

načina


(reverzibilna reakcija)

NaC

H3COO

→Na+

+ CH

3COO

-

CH

3COOH

⇄H

+ + CH

3COO

-

suzb

ija

nje

jo

niz

aci

je s

lab

e k

ise

lin

e

(uti

caj

zaje

dn

ičko

g j

on

a)

3

COOH]

[CH

]][H

COO

[CH

K3

-

3COOH)

(CH

a3

+

=

][A[HA]

K]

[H-

a=

+

][A[HA]

log

K log

][H

log

--

a−

−=

+

[HA]

]][H

[AK

-

a

+

=

U opštem

obliku:

][A

- a

[HA]]

[Alog

pK

pH

-

a+

=

Hen

der

son-H

asselbalch jed

načina:

4

[kiselina]

baza]

na

[konjugova

log

pK

pH

a+

=

[kiselina]

[so]

log

pK

pH

a+

=

n

Sam

o kod pufera se u jednačini za izračunavanje pH, umesto koncentracija

mogu uvrstiti količine (broj molova):

V

nV

n

log

pK

pH

kiselina

baza

konj.

a+

=

!!!

kiselina

baza

konj.

ann

log

pK

pH

+=

pH pufera

zavisi od:

•pK

a

•odnosa [konj. baza]/[kiselina]

5

•odnosa [konj. baza]/[kiselina]

PuferI. 0,1 m

ol/l HAc–

0,2 m

ol/l NaA

c

Imajuistu

pH vrednost:

PuferII. 0,2 m

ol/l HAc–0,4 m

ol/l NaA

c

[kiselina]

baza]

[konj.

log

pK

pH

a+

=

Primer 1. Izračunati pH rastvora pufera koji u 500 m

l sadrži 0,05 m

ol CH

3COOH i

0,1 m

ol NaC

H3COO. K

a CH3COOH=1,8×10-5.

[kiselina]

[so]

log

pK

pH

a+

=

HH jednačina:

mol/l

1,0

l 0,5

mol

0,05

COOH]

[CH

3=

=

mol/l

2,0

l 0,5m

ol

0,1

COO]

[NaC

H3

==

04

,5

2log

74

,4

0,2

log

4,74

COO]

[NaC

Hlog

pK

pH

3=

+=

+=

+=

2pK

a = -log K

a = 4,74

6

04

,5

2log

74

,4

0,1

0,2

log

4,74

COOH]

[CH

COO]

[NaC

Hlog

pK

pH

3

3 a

=+

=+

=+

=

Ili preko broja m

olova:

04

,5

2log

74

,4

0,05

0,1

log

4,74

nnlog

pK

pH

COOH

CH

COO

NaC

H

a

3

3=

+=

+=

+=

2


NH

4Cl→

NH

4+ + Cl-

na primeru NH

3-NH

4Cl

Slaba baza

-so

slabe baze

]][OH

[NH

−+

=

(reverzibilna reakcija)

NH

3+ H

2O ⇄

NH

4+ + OH

-

suzb

ija

nje

jo

niz

aci

je s

lab

e b

aze

(uti

caj

zaje

dn

ičko

g j

on

a)

7

][N

H

]][OH

[NH

K3

4)

(NH

b

3

−

=

][B

H[B]

K]

[OH

b

+

−=

[B]

]][OH

[BH

K(B)

b

−+

=U opštem

obliku:

][BH[B]

log

K log

][O

H

log

- b

+

−−

−=

[B]

][B

Hlog

pK

pOH

b

+

+=

[B]

b

pH = pK

w -pOH

[B]

][BH

log

pK

pK

pH

b

w

+

−−

=

][B

H[B]

log

pK

pH

)

(BH

a

++

=+

Hen

der

son-H

asselbalch jed

načina:

8[so]

[baza]

log

pK

pH

a+

=

kiselina]

[konj.baza]

[log

pK

pH

a+

=

Hen

der

son-H

asselbalch jed

načina:

kiselina]

[konj.baza]

[log

pK

pH

a+

=

Isto što i:

Hen

der

son-H

asselbalch jed

načina:

[kiselina]

baza]

[konj.

log

pK

pH

a+

=

Ka, kiselinska konstanta kiseline u puferu

-CH

3COOH u acetatnom puferu (tablična vrednost)

-NH

4+ uam

onijačnom puferu (obično se ne navodi u

tabelam

a, izračunava se iz relacije K

aKb=K

w)

�

9

tabelam

a, izračunava se iz relacije K

aKb=K

w)

kiselina]

[konj.baza]

[log

pK

pH

a+

=

Primer 2. Izračunati pH rastvora pufera koji u 500 m

l sadrži 0,1 m

ol NH

3i

0,05 m

ol NH

4Cl. K

b (NH3)=1,8×10-5.

]NH

[log

pK

pH

3+

=+

mol/l

2,0

l 0,5m

ol

0,1

][N

H3

==

mol/l

1,0

l 0,5

mol

0,05

Cl]

[NH

4=

=

Cl]

[NH

log

pK

pH

4 )

(NH

a4

+=

+

10

26

9pK

14

pK

b)

(NH

a4

,=

−=

+

74

4logK

pK

b)

(NH

b

3,

=−

=

0,1

0,2

log

9,26

Cl]

[NH

][N

Hlog

pK

pH

4

3

)(N

H a

4

+=

+=

+= 2

ili preko bro

ja m

olova:

0,1

n

0,05

0,1

log

9,26

nnlog

pK

pH

Cl

NHNH

)(N

H a

4

3

4

+=

+=

+= 2

pH = 9,26 + log 2 = 9,26 + 0,3 = 9,56

11

3. M

ehanizam dejstva pufera

Pri dodatku m

alih količina jakih kiselina ili jakih baza pH pufera se veoma

malo m

enja -pufer zadržava približno stalnu pH vrednost

Pufer se opire promeni pH vrednosti tako što prisutni konjugovani kiselinsko-

bazni par HA/A

-ili BH

+/B neutrališe dodatu jaku kiselinu ili jaku bazu

bazni par HA/A

-ili BH

+/B neutrališe dodatu jaku kiselinu ili jaku bazu

Jedna komponenta (kiselina) konjugovanog para reaguje sa OH

-jonim

a dodate

jake baze, a druga komponenta (konjugovana baza) sa H

+jonim

a dodate jake

kiseline

12

CH

3COOH ⇄

H++ CH

3COO

-

Dejstvo ace

tatnog pufera

zasniva se na ravnoteži:

ve

lika

ko

nc.

(iz

so

li)

ve

lika

ko

nc.

HCl

NaO

H

Dodatak H

Cl ravnotežu pomera na levo (sm

anjuje se koncentracija

CH

3COO

-a povećava konc. CH

3COOH):

H++ CH

3COO

-→

CH

3COOH

HCl + NaC

H3COO→

CH

3COOH + NaC

l

Molekulski oblik jednačine:

13

CH

3COOH + OH

-→

CH

3COO

-+ H

2O


CH

3COOH + NaO

H →

NaC

H3COO

+ H

2O

Dodatak N

aOH ravnotežu pomera na desno (sm

anjuje se koncentracija

CH

3COOH a povećava konc. CH

3COO

- ):

Pu

fer

koji

sa

drž

i is

te k

on

c. k

ise

lin

e

i ko

nj.

ba

ze

Pu

fer

po

sle

d

od

atk

a O

H-

Pu

fer

po

sle

d

od

atk

a H

+

Pro

men

e u sastavu pufera

posle dodatka jake kiseline ili jake baze

Konc. komponenti pufera su značajnije veće od konc. dodatih HCl ili

NaO

H, zbog čega dolazi do m

alih

promena koncentracija komponenti

pufera koje bitno ne menjaju pH pufera.

!!!

HA

A-

NaO

HHCl

H+ + A

- →HA

HO + A

-←

HA + OH

-

i ko

nj.

ba

zed

od

atk

a O

H

HA

A-

HA

A-

14

H+ + A

- →HA

H2O + A

-←

HA + OH

-

Još

uve

k p

ufe

r, a

li s

a

dri

gim

od

no

som

ko

nce

ntr

aci

ja k

ise

lin

e i

kon

j. b

aze

Još

uve

k p

ufe

r, a

li s

a

dri

gim

od

no

som

ko

nce

ntr

aci

ja k

ise

lin

e

i ko

nj.

ba

ze

NH

3+ H

2O ⇄

NH

4+ + OH

-

Dejstvoamonijačn

og pufera

zasniva se na ravnoteži:

ve

lika

ko

nc

(iz

soli

)

Dodatak H

Cl ravnotežu pomera na desno (sm

anjuje se koncentracija NH

3,

ve

lika

ko

nc

HCl

NaO

H

Dodatak H

Cl ravnotežu pomera na desno (sm


3,

a povećava konc. NH

4+):

H++ NH

3→

NH

4+

HCl + NH

3→

NH

4Cl


Dodatak N

aOH ravnotežu pomera na levo (sm


+,

15

NH

4++ OH

-→

NH

3+ H

2O


NH

4Cl + NaO

H →

NH

3+ H

2O + NaC

l

Dodatak N

aOH ravnotežu pomera na levo (sm


4+,

a povećava konc. NH

3):

Dodatak H

Cl i NaOH u destilovanu vodu

a) Destilovana voda pH = 7

Efikasnost pufera u odbrani svoje pH vrednosti najbolje ilustruje poređenje

promene pH vrednosti pri dodatku iste količine HCl ili NaO

H u destilovanu vodu

i u pufer

a) Destilovana voda pH = 7

b) 1 l destilovane vode + 0,01 m

ol HCl

HCl → H

++ Cl-

[H+] = c

HCl = 0,01 M

pH=2

Promena pH

±5 pH jedinica

16

c) 1 l destilovane vode + 0,01 m

ol NaO

H

NaO

H →

Na+

+ OH

-

[OH

- ] = c

NaO

H = 0,01 M

pOH=2

pH=12

Dodatak H

Cl i NaOH u ace

tatni pufer (npr. 0,1 m

ol/l CH

3COOH / 0,1 m

ol/l NaC

H3COO)

[kiselina]

baza]

[konj.

log

pK

pH

a+

=

a) pH pufera

1 log

74

,4

0,1

0,1

log

4,74

COOH]

[CH

COO]

[NaC

Hlog

pK

pH

3

3 a

+=

+=

+=

[kiselina]

Ka= 1,8×10-5

pK

a=4,74

17

0,1

COOH]

[CH

3

pH=4,74

b) 1 litar pufera + 0,01 m

ol HCl

Sa dodatom HCl reaguje CH

3COO

- , odnosno NaC

H3COO

HCl + NaC

H3COO ⇄

CH

3COOH + NaC

l

Početak (mol/l) 0,01 0,1 0,1

⇄

Početak (mol/l) 0,01 0,1 0,1

Promena (m

ol/l) -0,01 -0,01 +0,01

Ravnoteža (mol/l) 0 0,09 0,11

0,82

log

74

,4

0,11

0,09

log

4,74

COOH]

[CH

COO]

[NaC

Hlog

pK

pH

3

3 a

+=

+=

+=

18

pH = 4,74 -0,09 = 4,65

c) 1 litar pufera + 0,01 m

ol NaO

H

Sa dodatim

NaO

H reaguje CH

3COOH

NaO

H + CH

3COOH ⇄

NaC

H3COO + H

2O

Početak 0,01 0,1 0,1

⇄

Početak 0,01 0,1 0,1

Promena -0,01 -0,01 +0,01

Ravnoteža 0 0,09 0,11

1,22

log

74

,4

0,09

0,11

log

4,74

COOH]

[CH

COO]

[NaC

Hlog

pK

pH

3

3 a

+=

+=

+=

19

0,09

COOH]

[CH

3

pH = 4,74 + 0,09 = 4,83

Dodatak H

Cl i NaOH u amonijačn

i pufer (npr. 0,1 m

ol/lNH

3/0,1 m

ol/lNH

4Cl)

[kiselina]

baza]

[konj.

log

pK

pH

a+

=baza -NH

3

kiselina -NH

4+

a) pH pufera

pK

a–kiselinska konstanta NH

4+

10

5

14

)(N

H b

w

)(N

H a

10

56

510

81

10

K

KK

3

4

−

−

−

×=

×=

=+

,,

pK

a=9,26

20

1 log

26

,9

0,1

0,1

log

9,26

Cl]

[NH

][N

Hlog

pK

pH

4

3 a

+=

+=

+=

pH=9,26

b) 1 litar pufera + 0,01 m

ol HCl

sa dodatom HCl reaguje NH

3

HCl + NH

3⇄

NH

4Cl

Početak 0,01 0,1 0,1

⇄

Početak 0,01 0,1 0,1

Promena -0,01 -0,01 +0,01


0,82

log

26

,9

0,11

0,09

log

9,26

Cl]

[NH

][N

Hlog

pK

pH

4

3 a

+=

+=

+=

21

pH = 9,26 -0,09 = 9,17

c) 1 litar pufera + 0,01 m

ol NaO

H

Sa dodatim

NaO

H reaguje NH

4+, odnosno NH

4Cl

NaO

H + NH

4Cl ⇄

NH

3+ H

2O + NaC

l

Početak 0,01 0,1 0,1

⇄

Početak 0,01 0,1 0,1

Promena -0,01 -0,01 +0,01


1,22

log

26

,9

0,09

0,11

log

26

,9

Cl]

[NH

][N

Hlog

pK

pH

4

3 a

+=

+=

+=

22

pH = 9,26 + 0,09 = 9,35

Sumarn

o:

Dodatak 0,01 m

ol HCl u 1 litar:

destilovane H

2O pH 7,00 →

2,00

acetatnog pufera pH 4,74 →

4,65

∆pH

-5,0

-0,09


4,65

amonijačnog pufera pH 9,26 →

9,17

Dodatak 0,01 m

ol NaO

H u 1 litar:

destilovane H

2O pH 7,00 →

12,00

-0,09

-0,09

+5,0

23


4,83

amonijačnog pufera pH 9,26 →

9,35

+0,09

+0,09

pH vsHCldodata

u destilovanuvoduipufer

567

Pufer + H

Cl

10-6

10-5

10-4

10-3

10-2

10-1

1234pH

moli H

Cl dodati u 1 l

Voda + H

Cl

Komentar za promenu pH pri dodatku HCl u vodu i pufer:

Zašto je došlo da velikog sniženja pH pri dodatku 0,1 m

ol HCl u pufer?

24

[konj. baza]/[kiselina] = 1

pH=pK

a

pK

apokazuje centralnu pH vrednost opsega dejstva jednog pufera

Pufer je efikasan u granicam

a odnosa [konj. baza]/[kiselina] = 1/10 do 10/1

4. pH-opseg dejstva i kapacitet pufera

Pufer je efikasan u granicam

a odnosa [konj. baza]/[kiselina] = 1/10 do 10/1

1pH = pK

a

10/1

pH = pK

a+ 1

1/10

pH = pK

a –1

[kiselina]

baza]

[konj.

log

pK

pH

a+

=[kiselina]

baza]

[konj.

25

pH opseg puferskog dejstva: pKa ± ±±±1

Pufer

pK

apH-opseg

Acetatni

4,74 (CH

3COOH)

3,7 –

5,7

Fosfatni

7,21 (H

2PO

4- )

6,2 –

8,2

Amonijačni

9,26 (N

H4+)

8,3 –

10,3

Puferski kapacitet (β)-sposobnost pufera da se opire promeni pH vrednosti

∆pH

∆c

∆pH

∆c

βa

b−

==

po

ziti

vn

a v

red

no

st

∆c b

, ∆c a–promena koncentracije dodate jake baze,

odnosno jake kiseline

∆pH –promena pH

dodatak jake baze povećava pH (∆pH sa “+

” predznakom)

dodatak jake kiseline sm

anjuje pH (∆pH sa “-” predznakom)

26

Manja vered

nost ∆pH →

već

i kapacitet

26

Kapacitet pufera

zavisi od:

•koncentracijepufera (c

pufer= [konj. baza] + [kiselina])

•odnosa koncentracija komponenti ([konj. baza]/[kiselina])

Puferski kapacitet je najveći na pH=pK

a

→ [konj. baza]/[kiselina] = 1

Udaljavanjem pH pufera od pK

avrednosti ili sm

anjenjem koncentracije

pufera smanjuje se puferski kapacitet

27

PuferpH=4,74;

1 litar

pH

pufera

Posledodatka

0,01 m

ol NaO

H

pH posledodatka

0,01 m

ol NaO

H∆pH

0,1 m

ol/l NaA

c

0,1 m

ol/l HAc

4,74

0,11mol/l NaA

c

0,09mol/l HAc

4,83

0,09

Promena pH (∆pH)pri dodatku iste količine (0,01 m

ol) NaO

H u dva pufera

istog pH

(isti odnos [konj. baza]/[kiselina]), a različite konce

ntracije.

0,1 m

ol/l HAc

4,74

0,09mol/l HAc

4,83

0,09

0,2 m

ol/l NaA

c

0,2 m

ol/l HAc

4,74

0,21mol/l NaA

c

0,19mol/l HAc

4,78

0,04

[kiselina]

baza]

[konj.

log

4,74

pH

+=

28

Komentar za pH i kapacitet pufera:

c pufer = 0,2 m

ol/l;

1 litar

pH

pufera

Posle dodatka

0,01 m

ol NaO

H

pH posledodatka

0,01 m

ol NaO

H∆pH

0,1 m

ol/l NaA

c

0,1 m

ol/l HAc

4,74

0,11mol/l NaA

c

0,09mol/l HAc

4,83

0,09

Promena pH (∆pH)pri dodatku iste količine (0,01 m

ol) NaO

H u dva pufera

iste

konce

ntracije

(0,2 m

ol/l), a različitog odnosa

[konj. baza

]/[kiselina]

0,1 m

ol/l HAc

4,74

0,09mol/l HAc

4,83

0,09

0,04 m

ol/l NaA

c

0,16 m

ol/l HAc

4,14

0,05mol/l NaA

c

0,15mol/l HAc

4,26

0,12

[kiselina]

baza]

[konj.

log

4,74

pH

+

=

29

Komentar za pH i kapacitet pufera:

Utica

j ra

zblaženja na pH i kapacitet pufera

[kiselina]

baza]

[konj.

log

pK

pH

a+

=

Razblaženjem pufera:

Razblaženjem pufera:

•ne menja se odnos [konj. baza]/[kiselina]

→ pH pufera se ne menja*

•sm

anjuje se koncentracija pufera

→ smanjuje se kapacitet pufera

30

*G

P p

rim

ed

ba

. A

ko s

trik

tno

uzm

em

o d

a j

e p

H n

eg

ati

vn

i lo

ga

rita

m a

kti

vit

eta

H+,

u

rast

vo

rim

a s

a v

ećo

m k

on

cen

tra

cijo

m s

oli

ve

ća j

e j

on

ska

sil

a,

zbo

g č

eg

a j

e a

kti

vit

et

ma

nji

.

U s

luča

ju d

a n

ije

na

gla

šen

o d

rug

ači

je,

u s

vim

ra

zma

tra

nji

ma

jo

nsk

ih r

ast

vo

ra u

tica

j jo

nsk

e

sile

je

za

ne

ma

ren

i a

kti

vit

et

je i

zje

dn

ače

n s

a k

on

cen

tra

cijo

m.

Telesne tečnosti sadržepuferske sistem

e koji odežavaju pH približn

o 7,4

In vivo vrednosti pH < 6,9 ili pH > 7,8 m

oguda ugroze

život

Najzastupljenijiendogeni(prirodni)puferski sistem

i su:

5. B

iološk

i zn

ača

jni puferi

Najzastupljenijiendogeni(prirodni)puferski sistem

i su:

-hidrogenkarbonatni H

2CO

3/HCO

3-(CO

2 aq/HCO

3- )

-fosfatni H

2PO

4- /HPO

42-

-proteinski (amino-kiseline proteinasadrži funkcionalne grupe

koje deluju kao slabekiselineilibaze)

31

koje deluju kao slabekiselineilibaze)

Fosfatni pufer (H

2PO

4--HPO

42- )

NaH

PO

→ Na+

+ H

PO

-

Vodeni rastvor sm

eše NaH

2PO

4 i Na 2HPO

4:

kis

eli

na

kon

jug

ova

na

NaH

2PO

4 → Na+

+ H

2PO

4-

Na 2HPO

4 → 2Na+

+ HPO

42-

]PO

[H

][H

PO

log

pK

pH

-

42

-2

4

)PO

(H a-

42

+=

kon

jug

ova

na

ba

za

H3PO

4

Ka1= 7,5×10-3

×

32

]PO

[NaH

]HPO

[Na

log

pK

pH

42

42

)PO

(H a-

42

+=

Ka2 = 6,2×10-8

(pK

a2= 7,21)

Ka3 = 4,8×10-13

Sa H

Cl reaguje Na 2HPO

4 , odnosno HPO

42- :

Na 2HPO

4 + HCl → NaH

2PO

4 + NaC

l

HPO

42-+ H

+→ H

2PO

4-

U m

olekulskom obliku:

Sa N

aOH reaguje NaH

2PO

4, odnosno H

2PO

4-:

NaH

2PO

4 + NaO

H →

Na 2HPO

4 + H

2O

H2PO

4-+ OH

-→ HPO

42-+ H

2O

U m

olekulskom obliku:

33

Hidro

gen

karb

onatnipufer

(CO

2aq–HCO

3--)

CO

2aq –HCO

3-

ili H

2CO

3–HCO

3-

CO

2(g)

gasovita faza →

Henrijev zakon

-

3

pCO

k

][H

CO

log

Kp

pH

+=

kiselina

konjugovana baza

CO

2(aq) + H

2O ⇄

H2CO

3⇄

HCO

3-+ H

+

�CO

2(g)

1%

vodeni rastvor →

gasovita faza →

99%

34

2pCO

klog

Kp

pH

xH

+=

pCO

2–parcijalni pritisak CO

2

kH–koeficijent rastvorljivosti

(Henrijeva konstanta)

•Izabratislabukiselinu(m

olekulsku, anjonskuilikatjonsku)

pK

a≈ zadatopH

•Primenom

HH jednačineizračunatiodnoskoncentracija

baza/kiselinaza

zadatopH

6. Izbor odgovara

juće

g farm

ace

utskog pufera

baza/kiselinaza

zadatopH

•Izabratikoncentracijupufera

zaodgovarajućikapacitet

(uobičajenekoncentracijepufera

od0,05 do 0,5 m

ol/l)

c= [konj. baza] + [kiselina]

[kiselina]

baza]

[konj.

log

pK

pH

a+

=

35

c pufer= [konj. baza] + [kiselina]

•Izabratisastojkevodećiračunao stabilnosti, toksičnosti,

mogućim

interakcijama, sterilnost(akoje potrebno), ceni

•pH-m

etrom

proveritipH napravljenogpufera

7. Priprema pufera

1. Direk

tno m

ešanjem komponen

ti pufera

•rastvaranjem u vodi potrebnih količina komponenti

(npr. NaH

2PO

4i Na 2HPO

4za fosfatni pufer)

•dodatak jedne čvrste komponente u rastvor druge komponente

(npr. čvrst natrijum-acetat u rastvor sirćetne kiseline; čvrst am

onijum-hlorid u

(npr. čvrst natrijum-acetat u rastvor sirćetne kiseline; čvrst am

onijum-hlorid u

rastvor am

onijaka)

•mešanjem vodenih rastvora komponenti pufera

2.Parcijalnom neu

traliza

cijom (reakcijom)

•slabe kiseline sa jakom bazom; slabe baze sa jakom kiselinom

(npr. višak sirćetne kiseline i NaO

H; višak amonijaka i HCl)

36

•soli slabe kiseline sa jakom kiselinom; soli slabe baze sa jakom bazom

(npr. višak natrijum-acetata i HCl; višak amonijum-hlorida i NaO

H)

3. O

d već

postojeće

g pufera

1.Priprema pufera

direk

tno m

ešanjem komponen

ti pufera

Koliko je grama NaH

2PO

4 potrebno dodati u 100 m

l 0,05 m

ol/l rastvora Na 2HPO

4

da bi nastao pufer pH=7,40? Fosforna kiselina: K

a2 = 6,2×10-8

mol

005

,0)

HPO

(Na

n

42

=

)n(kiselina

baza)

n(konj.

log

pK

pH

a+

=

)PO

n(N

aH

)HPO

n(N

alog

pK

pH

42

42

)PO

(H a-

42

+=

mol

005

,0)

HPO

(Na

n

42

=

37

pK

a= -log 6,2×10-8 = 7,21

)PO

n(N

aH

mol

0,005

log

7,21

40

,7

42

+=

)PO

n(N

aH

mol

0,005

log

19

,0

42

=

mol

0,005

55

,1=

)PO

n(N

aH

mol

0,005

10

42

19

,0

=

×Mr = 120

)PO

n(N

aH

mol

0,005

55

,14

2

=

mol

10

3,23

)

PO

n(N

aH-3

42

×=

0,388 g NaH

2PO

4

38

a)Izračunati zapreminu 1 m

ol/l NaO

Hkoju treba dodati u 100 m

l rastvora NaH

2PO

4

koncentracije 0,2 m

ol/l da bi nastao pufer pH 7,40. H

3PO

4: pK

a2= 7,21

2. Priprema pufera

parcijalnom neu

traliza

cijom

n (NaH

2PO

4) = 0,02 m

ol

NaH

2PO

4 + NaO

H →

Na 2HPO

4 + H

2O

Početak (m

ol) 0,02 x 0

Promena (mol) -x -x +x

Ravnoteža (m

ol) 0,02-x 0 x

)PO

n(N

aH

)HPO

n(N

alog

7,21

40

,7

42

+=

39

)PO

n(N

aH

)HPO

n(N

a55

,14

2

42

=x)

-(0,02(x)

55

,1=

)PO

n(N

aHlog

7,21

40

,7

42

+=

x = 0,01216 m

ol (N

aOH)

Vnc=

ml

16

,12

l

01216

,0

mol/l

1

mol

0,01216

cnV

==

==

1 m

ol/l NaO

H

40

Na 2HPO

4 + HCl → NaH

2PO

4 + H

2O

Početak (m

ol) 0,02 x 0

b) Izračunati zapreminu 1 m

ol/l HClkoju treba dodati u 100 m

l rastvora Na 2HPO

4

koncentracije 0,2 m

ol/l za pripremu pufera pH 7,40. H

3PO

4: pK

a2= 7,21

n (Na 2HPO

4) = 0,02 m

ol

Početak (m

ol) 0,02 x 0

Promena (m

ol) -x -x +x

Ravnoteža (mol) 0,02-x 0 x

)HPO

n(N

a=

x)

-(0,02

=

)PO

n(N

aH

)HPO

n(N

alog

7,21

40

,7

42

42

+=

41

)PO

n(N

aH

)HPO

n(N

a55

,14

2

42

=(x)

x)

-(0,02

55

,1=

x=0,00784 mol (HCl)

1 m

ol/l HCl

Vnc=

ml

84

,7

l

00784

,0

mol/l

1

0,00784mol

cnV

==

==

42

3. Pripremanje pufera

od već

postojeće

g

Koliko m

l rastvora 1 M

HCl treba dodati u 100 m

l pufera koji sadrži 0,01 m

ol

NaH

2PO

4 i 0,02 m

ol Na 2HPO

4da bi se dobio pufer pH 7,00? H

3PO

4: pK

a=7,21

Na 2HPO

4 + HCl → NaH

2PO

4 + H

2O

Početak (mol) 0,02 x 0,01

Početak (mol) 0,02 x 0,01

Promena (mol) -x -x +x

Ravnoteža (m

ol) 0,02-x 0 0,01+x

)n(kiselina

baza)

n(konj.

log

pK

pH

a+

=

)HPO

n(N

a

43

)PO

n(N

aH

)HPO

n(N

alog

7,21

00

74

2

42

+=

,

x0,01

x-

0,02

log

21

0+

=−,

x0,01

x-

0,02

617

0+

=,

x0,01

x-

0,02

10

21

,0

+=

−

x = 8,55×10-3 mol (H

Cl)

HCl

1M

ml

8,55

l 10

8,55

1

10

8,55

cnV

33

=×

=×

==

−

−

44

8. Izraču

navanje

pH u rastvoru

pufera

1.

IzračunatipH rastvora

nastalogmešanjem

100 m

l 0,2 m

ol/l NaH

2PO

4i100 m

l

0,1 m

ol/l Na 2HPO

4.

H3PO

4:pK

a2=7,21.

0,02 m

ol NaH

2PO

4

0,01 m

ol NaHPO

pufer

0,01 m

ol Na 2HPO

4

pufer

)PO

n(N

aH

)HPO

n(N

alog

7,21

pH

42

42

+=

mol

0,02

mol

0,01

log

7,21

pH

+=

pH = 7,21 -0,30 = 6,91

45

2.IzračunatipH rastvora

nastalogmešanjem

100 m

l 0,2 m

ol/l NaH

2PO

4i40 m

l

0,2 m

ol/l NaO

H.

H3PO

4:pK

a2=7,21.

0,02 m

ol NaH

2PO

4

0,008 m

ol NaO

H

NaH

2PO

4 + NaO

H →

Na 2HPO

4 + H

2O

Početak (m

ol) 0,02 0,008 0

Promena (mol) -0,008 -0,008 +0,008

Ravnoteža (m

ol) 0,012 0 0,008

)PO

n(N

aH

)HPO

n(N

alog

7,21

pH

42

42

+=

Pufer nastaje u reakciji

)PO

n(N

aH4

2

03

,7

0,012

0,008

log

7,21

pH

=+

=

46

3. IzračunatipH rastvora

nastalogmešanjem

100 m

l 0,2 m

ol/l Na 2HPO

4i50 m

l

0,1 m

ol/l HCl.

H3PO

4:

pK

a2=7,21.

0,02 m

ol Na 2HPO

4

0,005 m

ol HCl

Na 2HPO

4 + HCl → NaH

2PO

4 + NaC

l

Početak (m

ol) 0,02 0,005 0

Promena (mol) -0,005 -0,005 +0,005

Ravnoteža (m

ol) 0,015 0 0,005

)PO

n(N

aH

)HPO

n(N

alog

7,21

pH

42

42

+=

Pufernastajeu reakciji

)PO

n(N

aH4

2

69

,7

0,005

0,015

log

7,21

pH

=+

=

47

4.

IzračunatipH rastvora

koji nastaje kada se 50 m

l 0,1 m

ol/l HCldoda u 200 m

l

pufera koji sadrži 0,04 m

ol NaH

2PO

4i 0,02 m

ol Na 2HPO

4.

H3PO

4:

pK

a2=7,21.

0,02 m

ol Na 2HPO

4

0,005 m

ol HCl

0,04mol NaH

2PO

4

0,005 m

ol HCl

Na 2HPO

4 + HCl → NaH

2PO

4 + NaC

l

Početak (m

ol) 0,02 0,005 0,04

Promena (mol) -0,005 -0,005 +0,005

Ravnoteža (m

ol) 0,015 0 0,045

)HPO

n(N

a

)PO

n(N

aH

)HPO

n(N

alog

7,21

pH

42

42

+=

73

,6

0,045

0,015

log

7,21

pH

=+

=

48

3. U kom odnosu m

olova treba pomešati NaC

HCOO i CH

COOH da bi dobili pufer pH 5,2?

1. Od čega zavisi pH vrednost pufera.

2. Od čega zavisi kapacitet pufera.Za vežbanje

3. U kom odnosu m

olova treba pomešati NaC

H3COO i CH

3COOH da bi dobili pufer pH 5,2?

4. U kom odnosu zapremina treba pomešati rastvore NaC

H3COO i CH

3COOH istih

koncentracija da bi dobili pufer pH 5,2?

5. U kom odnosu zapremina treba pomešati rastvore NaC

H3COO i HCl istih

koncentracija da bi dobili pufer pH 5,2?

6. U 500 m

l pufera rastvoreno je 3 g NaH

2PO

4i 7,1 g Na 2HPO

4. Izračunati pH i

6. U 500 m

l pufera rastvoreno je 3 g NaH

2PO

4i 7,1 g Na 2HPO

4. Izračunati pH i

koncentraciju pufera.

7. a) Ako se u pufer u zadatku 4. doda 100 m

l 0,01 m

ol/l HCl, izračunati promenu pH (∆pH).

b) Ako se u 500 m

l destilovane vode doda 100 m

l 0,01 m

ol/l HCl, izračunati promenu

pH vode (∆pH).

49

8. UporeditipH vrednostiikapacitetepufera

kojiu 100 m

l sadrže:

PuferA) 0,05 m

ol NH

3i0,05 m

ol NH

4Cl

PuferB) 0,5 m

ol NH

3i0,5 m

ol NH

4Cl

10. Koji je pH opsegdejstvaTris pufera?

9. UporeditipHvrednostiikapacitetepufera

:

PuferA) 0,05 m

ol/l NH

3i0,05 m

ol/l NH

4Cl

PuferB) 0,03 m

ol/l NH

3i0,07 m

ol/l NH

4Cl

Kiselina

pK

a

CH

3COOH

4,74

11. Koji kiselinsko-baznipar je nosilac puferskogdejstvana pH 6,5?

CH

3COOH/ CH

3COO‒

NH

4+/NH

3

10. Koji je pH opsegdejstvaTris pufera?

NH3OH

OH

HO

NH2OH

OH

HO

+

TrisH

+Tris

CH

3COOH

4,74

NH

4+

9,26

H3PO

42,1 (pK

a1)

7,2 (pK

a2)

12,4 (pK

a3)

TrisH

+8,30

NH

4/NH

3

H3PO

4/H

2PO

4‒

H2PO

4‒/HPO

42‒

HPO

42‒/ PO

43‒

TrisH

+/Tris

Kako bi napravili taj pufer?

50

13 i 14-11-2013 puferi

Documents