Свойства буферных растворов

Значение рН буферных растворов остается неизменным при разбавлении, что следует из уравнения Гендерсона-Хассельбаха. При разбавлении буферного раствора водой концентрации обоих компонентов смеси уменьшаются в одинаковое число раз. Следовательно, величина рН при этом не должна изменяться. Однако опыт показывает, что некоторое изменение рН, хотя и незначительное, все же происходит. Это объясняется тем, что уравнение Гендерсона-Хассельбаха является приближенным и не учитывает межионных взаимодействий. При точных расчетах следует учитывать изменение коэффициентов активности сопряженных кислоты и основания.

Буферные растворы мало изменяют рН при добавлении небольших количеств кислоты или основания. Способность буферных растворов поддерживать постоянство рН при добавлении к ним небольших количеств сильной кислоты или сильного основания, основана на том, что одна составная часть буферного раствора может взаимодействовать с H⁺ прибавляемой кислоты, а другая с OH^- прибавляемого основания. Вследствие этого буферная система может связывать как H⁺, так и OH^- и до определенного предела сохранять постоянство величины рН. Продемонстрируем это на примере формиатной буферной системы, представляющей собой сопряженную кислотно-основную пару HCOOH/ HCOO^-. Равновесие в растворе формиатного буферного раствора можно представить уравнением:

HCOOH — HCOO^- + H⁺

При добавлении сильной кислоты сопряженное основание HCOOсвязывает добавленные ионы H+, превращаясь в слабую муравьиную кислоту:

HCOO^- + H⁺ — HCOOH.

В соответствии с принципом Ле Шателье равновесие смещается влево.

При добавлении щелочи протоны муравьиной кислоты связывают добавленные ионы ОН^- в молекулы воды:

HCOOH + ОН^- > HCOO^- + H₂O.

Кислотно-основное равновесие согласно Ле Шателье смещается вправо.

В обоих случаях происходят небольшие изменения в соотношении HCOOH/HCOO^-, но логарифм этого соотношения меняется мало. Следовательно, незначительно меняется и рН раствора.