محلول بافر چیست؟

یکی از محلول‌های بسیار مفیدی که در فعالیت‌های شیمی، مخصوصاً شیمی اسید و باز از آن استفاده ‌‌می‌شود و کارایی بالایی دارد، محلول بافر است. افراد در بخش‌های مختلف آزمایشگاهی به دنبال خرید محلول بافر برای انجام آزمایشات خود هستند. شاید برایتان سوال باشد محلول بافر چیست و چه خواصی دارد که موجب کارایی بالای آن شده است؟

باید بگوییم که به کمک این محلول تجزیه و تحلیل و همچنین آزمایش با مواد اسیدی و بازی آسان‌‌تر است، زیرا Buffer solution یک محیط پایدار نسبت به تغییر pH ایجاد ‌‌می‌کند که این پایداری بسیار حائز اهمیت و کاربردی است. در این محتوا قصد داریم تا اطلاعاتی در مورد خواص محلول بافر و کاربرد بافر در اختیار شما قرار دهیم؛ لطفا تا پایان با ما همراه باشید.

محلول بافر چیست؟

در صورتی که بخواهیم پاسخ سوال محلول بافر چیست را متناسب با دانش شیمی بدهیم، این‌گونه باید بگوییم که در تعریف شیمی، محلول بافر که به تامپون نیز معروف است، به محلولی گویند که در مقابل اضافه شدن مقدار اندکی‌‌ ترکیب اسیدی یا بازی به محلول مورد نظر، نسبت به تغییر pH مقاومت نشان ‌‌‌‌می‌دهد که این مقاومت پایداری pH را به دنبال دارد.

 

به طور عادی و در عدم حضور محلول بافر، در صورت اضافه شدن اندکی ‌‌ترکیب اسیدی یا بازی به یک محلول، pH به طور ناگهانی و چشمگیری تغییر ‌‌می‌کند، اما یک محلول بافر این ‌‌ترکیب اسیدی و بازی اضافه شده را خنثی کرده و باعث ثابت ماندن pH یا تغییر تدریجی آن ‌‌‌‌می‌شود. لازم به ذکر است که این محلول بافر برای خنثی کردن دارای محدودیت و ظرفیت خاص است و در صورتی که ‌‌ترکیب اضافه شده بیش از ظرفیت محلول بافری باشد، تغییرpH را خواهیم داشت. به طور کلی اجزای یک محلول بافر یا اسید ضعیف و باز مزدوج آن یا باز ضعیف و اسید مزدوج آن است. نحوه انتخاب هر کدام از این موارد باید متناسب با pH محلول مورد نظر باشد.

 

 

به عنوان مثال‌، ترکیب اسید استیک و نمک باز مزدوج آن یعنی آنیون استات یا‌‌ترکیب آمونیاک با نمک اسید مزدوج آن یعنی کاتیون آمونیوم نمونه‌هایی از محلول‌های بافر هستند. برای محلول‌های اسیدی باید از بافر اسیدی با ظرفیت متناسب و برای محلول‌های بازی باید از بافر بازی با ظرفیت متناسب آن استفاده کرد. ظرفیت بافر را از روی تعداد مول‌های اسید یا بازی که باید به یک لیتر محلول بافر اضافه شود تا pH آن به اندازه یک واحد تغییر کند، محاسبه ‌‌می‌کنند.

کاربرد و وظایف محلول بافر

همان‌طور که خواندیم اصلی‌‌ترین وظیفه بافر، مقاومت در برابر تغییر pH به ازای اضافه کردن مقدار متناسبی از اسید قوی و باز قوی است. این ماده کاربردهای بسیار بالایی هم در علم پزشکی و هم در صنعت و آزمایشگاه دارد. از جمله اصلی‌‌ترین کاربرد بافرها می توان به کنترل pH آنزیم‌ها در واکنش‌های مختلف اشاره داشت. بافرها در بسیاری از سیستم‌ها مانند سیستم‌های بیولوژیکی کاربرد دارند و از آن‌ها برای تثبیت pH محیط‌های کشت در پتری دیش استفاده ‌‌‌‌می‌شود.

 

اگر می‌خواهید اطلاعات بیشتری در مورد پتری دیش به دست آورید، پیشنهاد می‌کنیم که مقاله «پتری دیش چیست» را مطالعه کنید. از آنجایی که سیستم‌های فوق حساسیت بالایی نسبت به تغییرات جزئی pH از خود نشان می‌دهند، برای مطالعه آن‌ها نیاز به حضور بافر به منظور کنترل pH محیط داریم.

همچنین از  Buffer solution می‌توان در تیتراسیون اسید و باز، تنظیم و کالیبره کردن دستگاه‌ها، انواع واکنش‌های شیمیایی، آنالیز‌های شیمیایی، پروژه‌های پزشکی و زیست شناسی، در صنعت عکاسی و رنگ، در صنایع چرم و آبکاری، در صنعت تخمیر و بسیاری موارد دیگر استفاده کرد.

انواع محلول بافر

 

 

در بخش‌های پیشین در مورد خواص محلول بافر صحبت کردیم و آموختیم بافر چیست، حال به بررسی و معرفی انواع محلول بافر می‌پردازیم. به طور کلی بافر‌ها به دو دسته اسیدی و بازی تقسیم می‌شوند:

 

بافر اسیدی برای حفظ pH محلول‌هایی با خاصیت اسیدی به کار می رود. pH  این بافر کمتر از ۷ است و‌‌ ترکیب آن شامل یک اسید ضعیف با نمک مزدوج آن است. از جمله محلول‌های بافر اسیدی می‌توان به بافر اسید استیک و استات سدیم اشاره داشت.

در مقابل بافر اسیدی، بافر بازی را داریم که از آن برای پایداری و نگهداری pH محلول‌های بازی استفاده ‌‌می‌کنند. بدون شک pH بافرهای بازی بالاتر از ۷ است و ‌‌ترکیبات آن شامل یک باز ضعیف و نمک مزدوج آن است. بافر‌های دارای آمونیوم مانند کلرید آمونیوم یا هیدروکسید آمونیوم جزو متداول‌ترین بافرهای بازی مورد استفاده هستند.

 

نحوه تولید محلول بافر

تهیه محلول‌های بافری از روش‌های متعددی امکان‌پذیر است که در ادامه ما به برخی از آن‌ها اشاره کرده‌ایم:

 

در روش اول به منظور ساخت بافر اسیدی باید اسید ضعیف و نمک آن را به طور مستقیم با نسبت‌های به دست آمده از روابط محلول سازی با یکدیگر مخلوط کرد تا به بافر اسیدی مورد نظر برسیم. همچنین برای تهیه بافر بازی نیاز است که باز ضعیف و نمک آن را با نسبت‌های به‌دست‌آمده مخلوط کرده تا به بافر بازی برسیم.

 

در روش دوم اسید ضعیف را با یک باز قوی مخلوط می کنیم. در این روش مقدار اسید بسیار بیشتر از باز بوده تا پس از واکنش شیمیایی نمک اسید ضعیف تولید شده و محلول ما به یک محلول بافری تبدیل گردد. همچنین می‌توان از یک باز ضعیف و اسید قوی استفاده کرد، اما نسبت باز ضعیف را در مقابل اسید بیشتر در نظر گرفت تا مقدار اضافی باقیمانده از آن سبب تولید نمک باز ضعیف شود.

 

 

در روش دیگر می‌توان نمک اسید ضعیف یا نمک یک باز ضعیف را با یک اسید قوی واکنش داد تا پس از واکنش شیمیایی بین آن دو، محلول بافر داشته باشیم. تمامی راه‌های گفته شده به منظور تهیه انواع محلول‌های بافری اسیدی و بازی به کار می‌روند. توجه شود که محلول بافر پس از تهیه باید در بالن نگهداری شود.

 

سوالات متداول

 

محلول بافر چیست؟

Buffer solution یا محلول بافر، یک محلول مبتنی بر حلال آب بوده که از اسید ضعیف و باز مزدوج آن یا باز ضعیف و اسید مزدوج آن تشکیل شده است.

 

انواع محلول بافر کدام‌اند و  pH آن‌ها در چه محدوده‌ای است؟

به طور کلی، محلول‌های بافری یا از نوع اسیدی هستند یا از نوع بازی. محلول بافر اسیدی دارای pH کمتر از ۷ و محلول بافر بازی pH بالای ۷ دارند.

 

 

وظیفه بافر چیست و در دنیای امروزی چه کاربردی دارد؟

وظیفه بافر، مقاومت در مقابل تغییر pH محلول به ازای اضافه کردن مقدار معینی اسید و باز قوی است که این مقدار با توجه به ظرفیت بافر تعیین ‌‌می‌شود. بافر‌ها در انواع آزمایشگاه‌های بیولوژیکی، صنعت، کالیبره کردن دستگاه‌ها و pH متر‌ها و … کاربرد دارند. کاربرد بالای این محلول آبی باعث شده که تقاضا برای خرید Buffer solution بسیار چشمگیر باشد.

 

نتیجه گیری

 

Buffer solution یا محلول بافر، یکی از کاربردی‌‌ترین مواد شیمیایی هم در آزمایشگاه و صنعت و هم در زندگی شخصی و بدن انسان‌ها است. کاربرد بافرها بسیار گسترده است و همین گستردگی تقاضای بالای خرید و تهیه بافر‌ها در دنیا را سبب شده است. این محلول‌ها دارای دو نوع اسیدی و بازی هستند که خواص محلول بافر با توجه به مواد تشکیل دهنده و نسبت آن‌ها تعیین ‌‌می‌شود. در پایان می‌توانید سوالات خود را با ما و سایر مخاطبین سایت شیمیبیو به اشتراک بگذارید.