บทเรียนที่ 10 สารละลายบัฟเฟอร์
สารละลายบัฟเฟอร์คือ สารละลายที่เมื่อเติมกรดแก่หรือเบสแก่ลงไปเพียงเล็กน้อย
ทำให้ pHของสารละลายเปลี่ยนไปน้อยมาก จนถือได้ว่าไม่เปลี่ยนแปลง
ชนิดของบัฟเฟอร์แบ่งออกเป็น 2 ชนิด
บัฟเฟอร์กรดคือ บัฟเฟอร์ที่เกิดจากกรดอ่อนกับเกลือของกรดอ่อน pH < 7
บัฟเฟอร์เบสคือ บัฟเฟอร์ที่เกิดจากเบสอ่อนกับเกลือของเบสอ่อน pH> 7
กรดแก่ เบสแก่ เป็นบัฟเฟอร์ไม่ได้ เพราะสารพวกนี้แตกตัว 100%ไม่มีโอกาสเกิดคู่กรดคู่เบส
ตัวอย่างสารละลายบัฟเฟอร์
การควบคุมของสารละลายบัฟเฟอร์
ลองทำดูสารละลายต่อไปนี้สารละลายใดเป็นบัฟเฟอร์กรด บัฟเฟอร์เบส หรือไม่เป็นบัฟเฟอร์
HCNและ KCN …………………………. H2S และ NaHS …………………………..
NH4Cl และ NH3………………………. NaF และ HF ………………………………
CH3NH2และCH3NH2Cl …………….. KNO2และHNO2…………………………….
HCl และ NaCl ………………………. KOH และ KCl ……………………………..
สารละลายบัฟเฟอร์ในธรรมชาติ
น้ำทะเลเป็นบัฟเฟอร์ที่มีองค์ประกอบซับซ้อนมาก สารและไอออนที่มีบทบาทสำคัญ
ในการควบคุม pH ของน้ำทะเลได้แก่กรดคาร์บอนิก (H2CO3)ไฮโดรเจนคาร์บอเนต ไอออน (HCO3–) และคาร์บอเนตไอออน (CO32-)
ถ้าเติมกรดลงในน้ำทะเล pH จะเปลี่ยนแปลงน้อยมาก เพราะ H3O+ในกรดที่เพิ่มลง
ไปจะทำปฏิกิริยา กับ HCO3–, CO32-ดังสมการ
นอกจากนี้น้ำทะเลอาจจะมีแคลเซียมอยู่ด้วยจะเข้าทำปฏิกิริยากับ H3O+ในกรด
ดังนี้
ถ้าเติมเบสลงในน้ำทะเล pH จะเปลี่ยนแปลงน้อยมาก เพราะ OH–ในเบสที่เติมลงไป
จะเข้าทำปฏิกิริยากับ HCO3–, H2CO3และของผสมระหว่าง Ca2+, HCO3-ดังสมการ
นอกจากนี้ในน้ำทะเลยังมีระบบบัฟเฟอร์อื่นๆ อีก เช่น กรดโบริก (H3BO3–) และ ได
ไฮโดรเจนโบเรตไอออน ( H2BO3–) ถ้าเติมกรดหรือเบส ลงในน้ำทะเลH3O+และ OH–
จะเข้าทำปฏิกิริยากับ H2BO3–และH2BO3–ดังสมการ
จะเห็นได้ว่า H3O+และ OH–ที่เติมลงไปถูกกำจัดโดยสารละลายบัฟเฟอร์ในน้ำ
ทะเลจึงไม่ทำให้ pH ของน้ำทะเลเปลี่ยนแปลง
สารละลายบัฟเฟอร์ในสิ่งมีชีวิต
1. ฟอสเฟตบัฟเฟอร์ H2PO4–/ HPO42-จะเกี่ยวข้องกับการทำงานของไต เมื่อเราออกกำลังกายนาน ๆ จะมีกรดเกิดขึ้นทำให้ pH ของ เลือดเปลี่ยนไป ระบบบัฟเฟอร์
H2PO4–/ HPO42-ในเลือดจะเข้าทำปฏิกิริยาเพื่อลดความเข้มข้นของกรดได้
H2PO4–จะถูกกำกัดออกมาทางปัสสาวะ
2. ระบบ H2CO3/HCO3–จะควบคุม pH ของพลาสมาในเลือดให้มีค่าอยู่ระหว่าง 7.35-7.45 ซึ่งเกิดปฏิกิริยาดังนี้
เนื่องจากความเป็นกรด-เบสในร่างกายของสิ่งมีชีวิตเป็นเรื่องที่สำคัญมาก ถ้า pH
เปลี่ยนแปลงไปเพียง 0.2 หน่วย จากช่วง 7.35-7.45 อาจทำให้เจ็บป่วยได้