Pufr

Sloučenina MES – běžně používaný biochemický pufr.

Pufr (z německého Puffer, „nárazník“; též ústojný roztok (ústoj), nárazník či tlumivý roztok (tlumič)) je konjugovaný pár kyseliny a nebo zásady a jejich soli, který je schopný udržovat v jistém rozmezí stabilní pH po přidání kyseliny či zásady do systému. Pufry jsou obvykle směsi slabých kyselin a jejich solí, nebo směsi slabých bází a jejich solí. Pufrační kapacita je maximální, pokud je koncentrace obou konjugovaných složek pufru stejná, tj. při pH rovném pKa pufru.

Příklad

  • krev, udržuje stálé pH cca 7,4
  • kyselina octová + octan sodný
  • vodný roztok amoniaku + chlorid amonný

Výpočet pH roztoku

pH roztoku pufru lze spočítat podle Hendersonovy-Hasselbalchovy rovnice:

p H = p K a + log ⁡ [ A − ] [ H A ] {\displaystyle {\rm {pH}}={\rm {pK_{a}}}+\log {\frac {[{\rm {A}}^{-}]}{[{\rm {HA}}]}}}

kde A− je sůl kyseliny a HA kyselina.

Výpočet pH z celkových koncentrací látek v roztoku

Pokud elektroneutrální roztok obsahuje více pufrů, tak lze pH spočíst z rovnice elektroneutrality:

∑ i ( z i ( p H , T ) c t i ) = 0 {\displaystyle \sum _{i}{(z_{i}(pH,T)ct_{i})}=0}

kde index i prochází přes všechny látky roztoku, zi je průměrná valence (náboj na molekule) látky i při daném pH a teplotě T, cti je její totální koncentrace (všechny její ionizované i deionizované formy s/bez H+ v roztoku).

z A ( p H , T ) = − 1 1 + 10 p K a H A ( T ) − p H {\displaystyle z_{A}(pH,T)=-{\frac {1}{1+10^{pKa_{HA}(T)-pH}}}} , pro monovalentní kyseliny HA v roztoku (např. HCl)
z A ( p H , T ) = − 1 + 2 ∗ 10 p H − p K a H A − ( T ) 10 p K a H 2 A ( T ) − p H + 1 + 10 p H − p K a H A − ( T ) {\displaystyle z_{A}(pH,T)=-{\frac {1+2*10^{pH-pKa_{HA^{-}}(T)}}{10^{pKa_{H_{2}A}(T)-pH}+1+10^{pH-pKa_{HA^{-}}(T)}}}} , pro bivalentní kyseliny H2A v roztoku (např. H2CO3, H2SO4)
z A ( p H , T ) = − 1 + 2 ∗ 10 p H − p K a H 2 A − ( T ) + 3 ∗ 10 2 ∗ p H − p K a H 2 A − ( T ) − p K a H A 2 − ( T ) 10 p K a H 3 A ( T ) − p H + 1 + 10 p H − p K a H 2 A − ( T ) + 10 2 ∗ p H − p K a H 2 A − ( T ) − p K a H A 2 − ( T ) {\displaystyle z_{A}(pH,T)=-{\frac {1+2*10^{pH-pKa_{H2A-}(T)}+3*10^{2*pH-pKa_{H_{2}A-}(T)-pKa_{HA^{2-}(T)}}}{10^{pKa_{H_{3}A}(T)-pH}+1+10^{pH-pKa_{H_{2}A^{-}}(T)}+10^{2*pH-pKa_{H_{2}A-}(T)-pKa_{HA^{2-}}(T)}}}} , pro trivalentní kyseliny H3A v roztoku (např. H3PO4)
z A ( p H , T ) = + 1 10 p H − p K a H A + ( T ) + 1 {\displaystyle z_{A}(pH,T)=+{\frac {1}{10^{pH-pKa_{HA^{+}}(T)}+1}}} , pro látky typu HA+, které po odvázání H+ kladný náboj ztrácejí (např. NH4+)

Pro makromolekuly jako jsou albumin, hemoglobin, oxyhemoglobin, karbaminohemoglobin a karbaminooxyhemoglobin, je jejich valence z nazývána titrační křivkou.[zdroj?]

Externí odkazy

  • Logo Wikimedia Commons Obrázky, zvuky či videa k tématu pufr na Wikimedia Commons
Kyseliny a zásady
pH • Teorie kyselin a zásad • Acidobazická reakce • Kyseliny • Zásady • Amfoterita • Disociační konstanta • Neutralizace • Síla kyselin • Autoprotolýza • Autoionizace vody • Pufr