Puskuriliuos

Puskuriliuos on liuos, jonka pH-arvo ei muutu huomattavasti happoa tai emästä lisättäessä tai liuosta laimennettaessa.^[1]^[2]

Puskuriliuos valmistetaan heikosta haposta ja sen suolasta tai heikosta emäksestä ja sen suolasta. Puskuriliuos on tehokkaimmillaan, kun liuoksen pH on yhtä suuri kuin sen valmistukseen käytetyn yhdisteen pK_a-arvo (pK_a = -log₁₀K_a).^[2] Puskuriliuos vaikuttaa parhaiten, kun sen pH on korkeintaan yhden yksikön päässä halutun puskuroitavan liuoksen pK_a-arvosta.

Luonnollisia puskuriliuoksia on muun muassa veri, jonka pH pysyy hyvin vakaana fysiologisessa pH:ssa 7,4.

Puskuriliuoksen toimintaperiaate

Emäs hajoaa liuetessaan konjugaattihapoksi muodostaen samalla veden kanssa hydroksidi-ionin (OH^-). Hydroksidi-ioni reagoi puskuriliuoksen hapon (HA) kanssa muodostaen emästä (A^-). Jos lisättävän hydroksidi-ionin määrä on pieni, on myös [HA]:n ja [A^-]:n suhteen muutos pieni.^[1] Reaktioyhtälö:

$OH^{-}+HA\rightarrow A^{-}+H_{2}O$

Happo dissosioituu vesiliuoksessa konjugaattiemäkseksi ja protoniksi, joka reagoi veden kanssa muodostaen oksoniumionin (H₃O⁺). Oksoniumioni reagoi puskuriliuoksessa olevan emäksen (A^-) kanssa muodostaen happoa (HA), mutta tässäkään tapauksessa pieni oksoniumionikonsentraation lisäys ei vaikuta [HA]:n ja [A^-]:n suhteeseen merkittävästi.^[1] Reaktioyhtälö:

$H_{3}O^{+}+A^{-}\rightarrow HA+H_{2}O$

Puskuriliuoksen pH

Puskuriliuoksen pH voidaan laskea Henderson–Hasselbalchin yhtälöllä^[1]^[2]:

$pH=pK_{a}+\log _{10}{[A^{-}] \over [HA]}$ , jossa K_a käytetyn hapon happovakio, [A^-] emäksen konsentraatio ja [HA] hapon konsentraatio.

Puskuriliuoksen pH riippuu valituista aineista ja niiden suhteellisista konsentraatioista, mutta liuoksen varsinainen kyky puskuroida happoja ja emäksiä eli puskurikapasiteetti määräytyy aineiden absoluuttisesta määrästä puskuriliuoksessa.

Lähteet

1 2 3 4 Zumdahl, S. S. & Zumdahl, S. A.: Chemistry, s. 701–706. (9. painos) Brooks Cole, 2008. ISBN 978-1-133-61109-7 (englanniksi)
1 2 3 Eagleson, M.: Concise encyclopedia chemistry, s. 151. Walter de Gruyter, 1994. ISBN 978-3-11-011451-5 (englanniksi)

Katso myös

[Zumdahl-1] 1 2 3 4 Zumdahl, S. S. & Zumdahl, S. A.: Chemistry, s. 701–706. (9. painos) Brooks Cole, 2008. ISBN 978-1-133-61109-7 (englanniksi)

[concise-2] 1 2 3 Eagleson, M.: Concise encyclopedia chemistry, s. 151. Walter de Gruyter, 1994. ISBN 978-3-11-011451-5 (englanniksi)

[1]

[2]