9.6: بافرها

Last updated
Save as PDF

Page ID: 217202

Divan Fard
Shasta College

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)

\( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)

\( \newcommand{\dsum}{\displaystyle\sum\limits} \)

\( \newcommand{\dint}{\displaystyle\int\limits} \)

\( \newcommand{\dlim}{\displaystyle\lim\limits} \)

\( \newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\)

\( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\)

\( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\)

\( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\)

\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

\( \newcommand{\id}{\mathrm{id}}\)

\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

\( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\)

\( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\)

\( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\)

\( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\)

\( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\)

\( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\)

\( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\)

\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

\( \newcommand{\vectorA}[1]{\vec{#1}} % arrow\)

\( \newcommand{\vectorAt}[1]{\vec{\text{#1}}} % arrow\)

\( \newcommand{\vectorB}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)

\( \newcommand{\vectorC}[1]{\textbf{#1}} \)

\( \newcommand{\vectorD}[1]{\overrightarrow{#1}} \)

\( \newcommand{\vectorDt}[1]{\overrightarrow{\text{#1}}} \)

\( \newcommand{\vectE}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash{\mathbf {#1}}}} \)

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)

\(\newcommand{\longvect}{\overrightarrow}\)

\( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)

\(\newcommand{\avec}{\mathbf a}\) \(\newcommand{\bvec}{\mathbf b}\) \(\newcommand{\cvec}{\mathbf c}\) \(\newcommand{\dvec}{\mathbf d}\) \(\newcommand{\dtil}{\widetilde{\mathbf d}}\) \(\newcommand{\evec}{\mathbf e}\) \(\newcommand{\fvec}{\mathbf f}\) \(\newcommand{\nvec}{\mathbf n}\) \(\newcommand{\pvec}{\mathbf p}\) \(\newcommand{\qvec}{\mathbf q}\) \(\newcommand{\svec}{\mathbf s}\) \(\newcommand{\tvec}{\mathbf t}\) \(\newcommand{\uvec}{\mathbf u}\) \(\newcommand{\vvec}{\mathbf v}\) \(\newcommand{\wvec}{\mathbf w}\) \(\newcommand{\xvec}{\mathbf x}\) \(\newcommand{\yvec}{\mathbf y}\) \(\newcommand{\zvec}{\mathbf z}\) \(\newcommand{\rvec}{\mathbf r}\) \(\newcommand{\mvec}{\mathbf m}\) \(\newcommand{\zerovec}{\mathbf 0}\) \(\newcommand{\onevec}{\mathbf 1}\) \(\newcommand{\real}{\mathbb R}\) \(\newcommand{\twovec}[2]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\ctwovec}[2]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\threevec}[3]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cthreevec}[3]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\fourvec}[4]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cfourvec}[4]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\fivevec}[5]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \\ #5 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cfivevec}[5]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \\ #5 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\mattwo}[4]{\left[\begin{array}{rr}#1 \amp #2 \\ #3 \amp #4 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\laspan}[1]{\text{Span}\{#1\}}\) \(\newcommand{\bcal}{\cal B}\) \(\newcommand{\ccal}{\cal C}\) \(\newcommand{\scal}{\cal S}\) \(\newcommand{\wcal}{\cal W}\) \(\newcommand{\ecal}{\cal E}\) \(\newcommand{\coords}[2]{\left\{#1\right\}_{#2}}\) \(\newcommand{\gray}[1]{\color{gray}{#1}}\) \(\newcommand{\lgray}[1]{\color{lightgray}{#1}}\) \(\newcommand{\rank}{\operatorname{rank}}\) \(\newcommand{\row}{\text{Row}}\) \(\newcommand{\col}{\text{Col}}\) \(\renewcommand{\row}{\text{Row}}\) \(\newcommand{\nul}{\text{Nul}}\) \(\newcommand{\var}{\text{Var}}\) \(\newcommand{\corr}{\text{corr}}\) \(\newcommand{\len}[1]{\left|#1\right|}\) \(\newcommand{\bbar}{\overline{\bvec}}\) \(\newcommand{\bhat}{\widehat{\bvec}}\) \(\newcommand{\bperp}{\bvec^\perp}\) \(\newcommand{\xhat}{\widehat{\xvec}}\) \(\newcommand{\vhat}{\widehat{\vvec}}\) \(\newcommand{\uhat}{\widehat{\uvec}}\) \(\newcommand{\what}{\widehat{\wvec}}\) \(\newcommand{\Sighat}{\widehat{\Sigma}}\) \(\newcommand{\lt}{<}\) \(\newcommand{\gt}{>}\) \(\newcommand{\amp}{&}\) \(\definecolor{fillinmathshade}{gray}{0.9}\)

اهداف یادگیری

برای تعریف بافر و توصیف چگونگی واکنش آن با یک اسید یا باز.

اسیدهای ضعیف نسبتاً رایج هستند، حتی در غذاهایی که می خوریم. اما گاهی اوقات با یک اسید یا باز قوی مانند اسید معده مواجه می شویم که دارای pH اسیدی قوی 1-2 است. طبق تعریف، اسیدها و بازهای قوی می توانند مقدار نسبتاً زیادی یون هیدروژن یا هیدروکسید تولید کنند و در نتیجه فعالیت شیمیایی مشخصی داشته باشند. علاوه بر این، مقادیر بسیار کمی از اسیدها و بازهای قوی می توانند pH محلول را خیلی سریع تغییر دهند. اگر 1 میلی لیتر اسید معده [که ما به عنوان 0.05 M HCl (aq) تقریبی می کنیم] به جریان خون اضافه شود و اگر هیچ مکانیسم اصلاحی وجود نداشته باشد، pH خون از حدود 7.4 به حدود 4.9 می رسد - pH که برای ادامه زندگی مناسب نیست. خوشبختانه، بدن مکانیزمی برای به حداقل رساندن چنین تغییرات چشمگیر pH دارد.

این مکانیسم شامل یک بافر است، محلولی که در برابر تغییرات چشمگیر pH مقاومت می کند. ^{یک محلول بافر (یا بافر) محلول است که در برابر تغییر pH مقاومت می کند وقتی یون های H ⁺ یا OH اضافه یا حذف می شوند به دلیل واکنش دیگری که در همان محلول اتفاق می افتد.} بافرها این کار را با تشکیل جفت های خاصی از املاح انجام می دهند: یا یک اسید ضعیف به علاوه باز مزدوج آن یا یک باز ضعیف به علاوه اسید مزدوج آن.

به عنوان مثال، یک بافر می تواند از اسید استیک محلول (HC ₂ H ₃ O ₂، یک اسید ضعیف) و استات سدیم (NAc _{2 H ₃ O ₂}) تشکیل شده باشد. استات سدیم نمکی است که در محلول به یون های سدیم و یون های استات تجزیه می شود. تا زمانی که یون های اسید استیک و استات در مقادیر قابل توجهی یک محلول وجود داشته باشند، این می تواند در برابر تغییرات چشمگیر pH مقاومت کند. یک مثال دیگر از یک بافر یک محلول حاوی آمونیاک (NH ₃، یک باز ضعیف) و کلرید آمونیوم (NH ₄ Cl) است. استات آمونیوم همچنین نمکی است که در محلول به یون های آمونیوم و یون های کلرید تجزیه می شود. حضور یون های آمونیوم با مولکول های آمونیاک شرایط لازم برای یک محلول بافر را برآورده می کند.

چگونه بافرها کار می کنند

جزء ضروری یک سیستم بافر یک جفت اسید و باز مزدوج است که غلظت آن نسبت به غلظت H ⁺ یا OH اضافه شده نسبتا بالا است ^- انتظار می رود که در برابر بافر شود. اجازه دهید از یک بافر اسید استیک - سدیم استات استفاده کنیم تا نشان دهیم که چگونه بافرها کار می کنند. اگر یک پایه قوی - منبع یون های ^{OH -} (aq) - به محلول بافر اضافه شود، این یون های هیدروکسید با اسید استیک در یک واکنش اسید و باز واکنش نشان می دهند:

\[\ce{HC2H3O2(aq) + OH^{−}(aq) -> H2O(ℓ) + C2H3O^{−}2(aq)} \label{Eq1} \]

به جای تغییر چشمگیر pH با پایه کردن محلول، یون های هیدروکسید اضافه شده برای تولید آب واکنش نشان می دهند و pH تغییر زیادی نمی کند.

بسیاری از مردم از مفهوم بافر آسپیرین آگاه هستند، که آسپرین است که همچنین دارای کربنات منیزیم، کربنات کلسیم، اکسید منیزیم یا برخی از نمک های دیگر است. نمک مانند یک پایه عمل می کند، در حالی که آسپرین خود یک اسید ضعیف است.

اگر یک اسید قوی - منبع یون های H ⁺ - به محلول بافر اضافه شود، یون های H ⁺ با آنیون از نمک واکنش نشان می دهند. از آنجا که HC ₂ H ₃ O ₂ یک اسید ضعیف است، زیاد یونیزه نمی شود. این بدان معنی است که اگر تعداد زیادی یون هیدروژن و یون استات (از استات سدیم) در یک محلول وجود داشته باشند، آنها برای ساخت اسید استیک با هم جمع می شوند:

\[\ce{H^{+}(aq) + C2H3O^{−}2(aq) -> HC2H3O2(aq)} \label{Eq2} \]

به جای تغییر چشمگیر pH و اسیدی کردن محلول، یون های هیدروژن اضافه شده واکنش نشان می دهند تا مولکول های یک اسید ضعیف را بسازند. شکل هر دو عمل یک بافر را \(\PageIndex{1}\) نشان می دهد.

نمودار نشان دادن سه مرحله برای آماده سازی بافر: اضافه کردن یک پایه قوی، مخلوط کردن در بافر، و سپس اضافه کردن یک اسید قوی. — شکل\(\PageIndex{1}\): عمل بافرها. بافرها می توانند هم با اسیدهای قوی (بالا) و هم با بازهای قوی (پایین) واکنش دهند تا تغییرات زیاد pH را به حداقل برسانند.

^{یک سیستم بافر ساده ممکن است یک محلول 0.2 M استات سدیم باشد. جفت مزدوج در اینجا اسید استیک HaC و پایه مزدوج آن، یون استات Ac - است.} ایده این است که این جفت مزدوج «استخر» در دسترس خواهد بود تا هرگونه اضافه کوچک (≤ 10 تا ³ M) از H+ یا OH را جمع کند ^- که ممکن است ناشی از فرآیندهای دیگری باشد که در راه حل انجام می شود.

نمودار نشان دهنده یک واکنش شیمیایی با اتصال HA ^+ و Ac^− است که با واکنش دهنده ها و گونه های باردار برچسب گذاری شده است. — شکل\(\PageIndex{2}\): چگونه بافر HAC/AC کار می کند

بافرها فقط برای مقادیر محدودی اسید یا باز قوی اضافه شده به خوبی کار می کنند. هنگامی که هر یک از املاح واکنش نشان می دهند، محلول دیگر بافر نیست و تغییرات سریع در pH ممکن است رخ دهد. ما می گوییم که یک بافر ظرفیت خاصی دارد. همانطور که انتظار می رود، بافرهایی که املاح بیشتری در آنها حل شده است، ظرفیت های بیشتری دارند.

بافرهای ساخته شده از بازهای ضعیف و نمک‌های بازهای ضعیف به صورت مشابه عمل می‌کنند. به عنوان مثال، در یک بافر حاوی NH ₃ و NH ₄ Cl، مولکول های آمونیاک می توانند با هر یون هیدروژن اضافی که توسط اسیدهای قوی معرفی می شوند واکنش نشان دهند:

\[NH_{3(aq)} + H^+_{(aq)} \rightarrow NH^+_{4(aq)} \label{Eq3} \]

در حالی که یون آمونیوم [NH ₄ ⁺ (aq)] می‌تواند با هر یون هیدروکسید معرفی شده توسط بازهای قوی واکنش دهد:

\[NH^+_{4(aq)} + OH^−_{(aq)} \rightarrow NH_{3(aq)} + H_2O_{(ℓ)} \label{Eq4} \]

نمودار واکنش شیمیایی نشان دهنده فعل و انفعالات بین NHو NH، با معادلاتی که تحول آنها را نشان می دهد. — _{شکل\(\PageIndex{3}\): چگونه بافر NH ₄ ⁺ /NH 3 کار می کند}

مثال \(\PageIndex{1}\)

کدام ترکیبات املاح می توانند محلول بافر ایجاد کنند؟ فرض کنید همه محلول های آبی هستند.

_{HCHO ₂ و ناچو 2}
HCl و NaCl
_{CH ₃ NH ₂ و CH _{3 NH 3} کلر}
NH _{3 و NaOH}

راه حل

_{اسید فرمیک (HCHO ₂) یک اسید ضعیف است، در حالی که NaCHO ₂ یک یون فرمت کننده نمک (CHO _{2 ^-)، پایه مزدوج HCHO 2} است.} ترکیب این دو محلول یک محلول بافر ایجاد می کند.
هیدروکلریک اسید (HCl) یک اسید قوی است، نه یک اسید ضعیف، بنابراین ترکیب این دو محلول یک محلول بافر ایجاد نمی کند.
متیل آمین (CH ₃ NH ₂) مانند آمونیاک، یک باز ضعیف است. _{ترکیب CH _{3 NH ₃} Cl نمکی است که CH _{3 NH 3} ⁺، اسید مزدوج CH ₃ NH ₂ را تأمین می کند.} ترکیب این دو محلول یک محلول بافر ایجاد می کند.
آمونیاک (NH ₃) یک باز ضعیف است، اما NaOH یک باز قوی است. ترکیب این دو محلول باعث ایجاد محلول بافر نمی شود.

ورزش \(\PageIndex{1}\)

کدام ترکیبات املاح می توانند محلول بافر ایجاد کنند؟ فرض کنید همه محلول های آبی هستند.

NaHCO ₃ و NaCl
H ₃ PO ₄ و NaH ₂ PO ₄
_{NH ₃ و (NH _{4) ₃ PO 4}}
NaOH و NaCl

پاسخ

ب H ₃ PO ₄ (اسید ضعیف) و H ₂ PO ₄ ^- (پایه مزدوج H ₃ PO ₄) یک بافر ایجاد می کنند.

ج NH ₃ (باز ضعیف) و NH ₄ ⁺ (اسید مزدوج NH ₃) بافر را تشکیل می دهند

برنامه غذا و نوشیدنی: اسیدی که درد را کاهش می دهد

اگرچه داروها دقیقاً «غذا و نوشیدنی» نیستند، اما ما آنها را مصرف می کنیم، بنابراین بیایید نگاهی به اسید بیندازیم که احتمالاً رایج ترین دارو است: استیل سالیسیلیک اسید، همچنین به عنوان آسپرین شناخته می شود. آسپرین به عنوان یک مسکن درد و تب بر (کاهش دهنده تب) شناخته شده است.

ساختار آسپرین در شکل همراه نشان داده شده است. قسمت اسید دایره ای است. این اتم H در آن قسمت است که می تواند اهدا شود زیرا آسپرین به عنوان اسید Brønsted-Lowry عمل می کند. از آنجا که در جدول 10.5.1 داده نشده است، اسید استیلسالیسیلیک اسید یک اسید ضعیف است. با این حال، هنوز یک اسید است و با توجه به اینکه برخی از افراد روزانه مقدار نسبتا زیادی آسپرین مصرف می کنند، طبیعت اسیدی آن می تواند باعث ایجاد مشکلاتی در دیواره معده شود، با وجود دفاع معده در برابر اسید معده خود.

ساختار شیمیایی یک مولکول آلی پیچیده با یک بخش برجسته نشان دهنده یک گروه عملکردی است. — ساختار مولکولی آسپرین \(\PageIndex{4}\) را شکل دهید. اتم های دایره ای بخش اسیدی مولکول هستند.

از آنجا که خواص اسیدی آسپرین ممکن است مشکل ساز باشد، بسیاری از مارک های آسپیرین فرم «آسپیرین بافر» دارو را ارائه می دهند. در این موارد، آسپرین همچنین حاوی یک عامل بافر - معمولا MGO است که اسیدیته آسپرین را تنظیم می کند تا عوارض جانبی اسیدی آن را به حداقل برساند.

همانطور که آسپرین مفید و رایج است، به طور رسمی به عنوان یک دارو در سال 1899 به بازار عرضه شد. سازمان غذا و داروی ایالات متحده (FDA)، سازمان دولتی مسئول نظارت و تأیید مواد مخدر در ایالات متحده، تا سال 1906 تشکیل نشد. برخی استدلال کرده اند که اگر FDA قبل از معرفی آسپرین تشکیل شده بود، آسپرین ممکن است به دلیل پتانسیل عوارض جانبی - خونریزی گوارشی، زنگ زدن در گوش، سندرم ری (یک مشکل کبدی) و برخی واکنش های آلرژیک، هرگز تأیید نشود. با این حال، اخیرا آسپرین برای اثرات آن در کاهش حملات قلبی و سکته مغزی مورد توجه قرار گرفته است، بنابراین احتمال دارد که آسپرین در اینجا باقی بماند.

محلول های بافر اجزای ضروری همه موجودات زنده هستند.

خون ما بافر می شود تا pH 7.4 را حفظ کند که باید بدون تغییر باقی بماند زیرا CO ₂ (اسید کربنیک) تولید شده توسط متابولیسم اضافه می شود و سپس توسط ریه های ما حذف می شود.
بافر ها در اقیانوس ها، در آب های طبیعی مانند دریاچه ها و رودخانه ها و در داخل خاک ها به حفظ ثبات زیست محیطی خود در برابر باران های اسیدی کمک می کنند و در _CO2 اتمسفر افزایش می یابد.
بسیاری از فرآیندهای صنعتی، مانند دم کردن، نیاز به کنترل بافر دارند، همانطور که مطالعات تحقیقاتی در بیوشیمی و فیزیولوژی که شامل آنزیم ها هستند، تنها در محدوده pH خاص فعال هستند.

pH در سیستم های زنده (شکل\ (\ PageIndex {1}) توسط سیستم های بافر حفظ می شود.

جدول 7.3.2: pH در سیستم های زنده
محفظه	pH
اسید معده	۱
لیزوزوم	4.5
گرانول سلول های کرومافین	5.5
پوست انسان	5.5
ادرار	۶
خنثی H ₂ O در دمای 37 درجه سانتیگراد	۶٫۸۱
سیتوزول	7.2
مایع مغزی-نخاعی	7.3
خون	۷٫۴۳-۷٫۴۵
ماتریکس میتوکندریایی	7.5
ترشحات پانکراس	8.1

خون انسان دارای یک سیستم بافر برای به حداقل رساندن تغییرات شدید در pH است. یک بافر در خون بر اساس حضور HCO ₃ ^- و H ₂ CO ₃ [H ₂ CO ₃ راه دیگری برای نوشتن CO ₂ (aq)] است. با وجود این بافر، حتی اگر مقداری اسید معده به طور مستقیم به جریان خون راه پیدا کند، تغییر در pH خون حداقل خواهد بود. در داخل بسیاری از سلول های بدن، یک سیستم بافر بر اساس یون های فسفات وجود دارد.

پزشکی: سیستم بافر در خون

pH طبیعی خون انسان حدود 7.4 است. سیستم بافر کربنات در خون از واکنش تعادل زیر استفاده می کند:

\[\ce{CO2}(g)+\ce{2H2O}(l)⇌\ce{H2CO3}(aq)⇌\ce{HCO3-}(aq)+\ce{H3O+}(aq) \nonumber \]

غلظت اسید کربنیک، H ₂ CO ₃ تقریبا 0.0012 M و غلظت یون کربنات هیدروژن\(\ce{HCO3-}\)، حدود 0.024 M است. با استفاده از معادله Henderson-Hasselbalch و p K _{a اسید کربنیک} در دمای بدن، می توانیم pH خون را محاسبه کنیم:

\[\mathrm{pH=p\mathit{K}_a+\log\dfrac{[base]}{[acid]}=6.1+\log\dfrac{0.024}{0.0012}=7.4} \nonumber \]

این واقعیت که غلظت H ₂ CO ₃ به طور قابل توجهی پایین تر از \(\ce{HCO3-}\) یون است ممکن است غیر معمول به نظر برسد، اما این عدم تعادل به این دلیل است که بیشتر محصولات جانبی متابولیسم ما که وارد جریان خون ما می شوند اسیدی هستند. بنابراین، باید نسبت بیشتری از پایه نسبت به اسید وجود داشته باشد، به طوری که ظرفیت بافر بیش از حد نخواهد بود.

اسید لاکتیک در عضلات ما هنگام ورزش تولید می شود. همانطور که اسید لاکتیک وارد جریان خون می شود، توسط \(\ce{HCO3-}\) یون خنثی می شود و H ₂ CO ₃ تولید می کند. آنزیم سپس تجزیه اسید کربنیک اضافی به دی اکسید کربن و آب را تسریع می کند که می تواند با تنفس از بین برود. در واقع، علاوه بر اثرات تنظیم کننده سیستم بافر کربنات بر pH خون، بدن از تنفس برای تنظیم pH خون استفاده می کند. اگر pH خون بیش از حد کاهش یابد، افزایش تنفس CO ₂ را از خون از طریق ریه ها رانندگی واکنش تعادل را به طوری که [H ₃ O ⁺] کاهش می یابد، حذف می کند. اگر خون بیش از حد قلیایی باشد، میزان تنفس پایین تر غلظت CO ₂ را در خون افزایش می دهد، واکنش تعادل را به روش دیگری هدایت می کند، [H ⁺] را افزایش می دهد و pH مناسب را بازیابی می کند.

تمرکز شغلی: متخصص فناوری بانک خون

در این مرحله از این متن، شما باید این ایده را داشته باشید که شیمی خون نسبتا پیچیده است. به همین دلیل، افرادی که با خون کار می کنند باید به طور خاص آموزش ببینند تا به درستی با آن کار کنند.

یک متخصص فناوری بانک خون برای انجام آزمایش های معمول و ویژه بر روی نمونه های خون از بانک های خون یا مراکز انتقال خون آموزش دیده است. این متخصص pH خون را اندازه گیری می کند، آن را تایپ می کند (با توجه به نوع ABO+/- خون، عوامل Rh و سایر طرح های تایپ)، آن را برای وجود یا عدم وجود بیماری های مختلف آزمایش می کند و از خون برای تعیین اینکه آیا بیمار دارای هر یک از چندین مشکل پزشکی مانند کم خونی است استفاده می کند. یک متخصص فناوری بانک خون همچنین ممکن است با اهداکنندگان مصاحبه کرده و آنها را برای اهدای خون آماده کند و در واقع ممکن است اهدای خون را جمع آوری کند.

متخصصان فناوری بانک خون به خوبی آموزش دیده اند. به طور معمول، آنها نیاز به یک مدرک دانشگاهی با حداقل یک سال آموزش ویژه در زیست شناسی خون و شیمی دارند. در ایالات متحده، آموزش باید مطابق با استانداردهای تعیین شده توسط انجمن بانک خون آمریکا باشد.

غذای آماده کلیدی

بافر محلولی است که در برابر تغییرات ناگهانی pH مقاومت می کند.

مفهوم نقد و بررسی ورزش

توضیح دهید که چگونه یک بافر از تغییرات بزرگ pH جلوگیری می کند.

پاسخ

بافر دارای اجزایی است که هم با اسیدهای قوی و هم با بازهای قوی واکنش نشان می دهند تا در برابر تغییرات ناگهانی pH مقاومت کنند.

تمرینات

یک بافر را توصیف کنید. چه دو جزء شیمیایی مرتبط برای ساخت بافر مورد نیاز است؟
آیا می توان بافر را با ترکیب یک اسید قوی با یک باز قوی ایجاد کرد؟ چرا یا چرا نه؟
کدام ترکیبات املاح می توانند بافر ایجاد کنند؟ فرض کنید همه محلول های آبی هستند.
1. HCl و NaCl
2. _{HNO ₂ و نانو 2}
3. _{NH ₄ NO ₃ و HNO 3}
4. _{NH ₄ NO ₃ و NH 3}
کدام ترکیبات املاح می توانند بافر ایجاد کنند؟ فرض کنید همه محلول های آبی هستند.
1. H ₃ PO ₄ و سدیم ₃ PO ₄
2. _{NAHCO ₃ و Na ₂ CO 3}
3. نانو ₃ و کلسیم (NO ₃) ₂
4. _{HN ₃ و NH 3}
برای هر ترکیب در تمرین 3 که یک بافر است، معادلات شیمیایی واکنش اجزای بافر را هنگامی که یک اسید قوی و یک باز قوی اضافه می شود، بنویسید.
برای هر ترکیب در تمرین 4 که یک بافر است، معادلات شیمیایی واکنش اجزای بافر را هنگامی که یک اسید قوی و یک باز قوی اضافه می شود، بنویسید.
سیستم بافر فسفات کامل بر اساس چهار ماده است: H ₃ PO ₄، H ₂ PO ₄ ^-، HPO ₄ ² ^- و PO ₄ ³ ^-. چه راه حل های بافر مختلف را می توان از این مواد ساخته شده است؟
توضیح دهید که چرا NaBr نمی تواند یک جزء در یک بافر اسیدی یا پایه باشد.
توضیح دهید که چرا Mg (NO ₃) ₂ نمی تواند یک جزء در یک بافر اسیدی یا پایه باشد.

پاسخ ها

بافر در برابر تغییرات ناگهانی pH مقاومت می کند. دارای اسید یا باز ضعیف و نمکی از آن اسید یا باز ضعیف است.
نه. ترکیب یک اسید قوی و یک پایه قوی باعث تولید نمک و آب می شود. اسید قوی یا باز قوی بیش از حد به عنوان بافر عمل نمی کند.

1. یک بافر نیست
2. حائل
3. یک بافر نیست
4. حائل

4. 1. بافر نیست

2. بافر

3. بافر نیست

4. بافر نیست

_{_{۳b: اسید قوی: H ^{+ +} NO _۲ ⁻ → HNO _۲؛ باز قوی: OH ⁻ + HNO _{۲ → H ۲} O + NO _{_۲} ⁻؛ ۳D: اسید قوی: H ⁺ NH _۳ → NH _۴ +؛ باز قوی: OH ⁻ ⁺ NH _۴ + H ۲ O ⁺ NH ۳}}
^{_{^{^{۴b: اسید قوی: H ⁺ + CO _۳ ⁻ → HCO۳ ⁻؛ باز قوی: OH ⁻ + HCO _۳ ⁻ → H _۲ O + CO ۳ −;}}}}

_{^{^{بافرها را می توان با ترکیب H ₃ PO ₄ و H ₂ PO ₄ ^-، H ₂ PO ₄ ^- و HPO ₄ ² ^- و HPO _{4 ² - و PO 4} 3 ^- ساخت.}}}
^{NaBr به دو یون در محلول Na ⁺ و Br تقسیم می شود.} Na ⁺ با هیچ پایه اضافه شده ای واکنش نشان نمی دهد که NaOH یک پایه قوی است. Br- با هیچ اسید اضافه شده واکنش نمی دهد و می داند HBr یک اسید قوی است. از آنجا که NaBr با هیچ باز یا اسیدی واکنش نشان نمی دهد، در برابر تغییر pH مقاومت نمی کند و بافر نیست.

Mg (NO ₃) ₂ شامل دو نوع یون، Mg ^²⁺ و NO ₃ ^{- است}. Mg (OH) ₂ پایه قوی است و به طور کامل جدا می شود (100٪ از هم جدا می شود)، بنابراین Mg ^{^2+با} هیچ پایه اضافه شده واکنش نشان نمی دهد (0٪ با ^OH ترکیب می شود -). ^{HNO ₃ اسید قوی است و به طور کامل جدا می شود (100٪ از هم جدا می شود)، بنابراین NO ₃ ^- با هیچ اسید اضافه شده واکنش نشان نمی دهد (0٪ با H + ترکیب می شود).} از آنجا که Mg (NO ₃) ₂ با هیچ باز یا اسید اضافه شده واکنش نشان نمی دهد، در برابر تغییر pH مقاومت نمی کند و بافر نیست.