Буферный раствор, поддерживает при изменении состава среды постоянство значения какой-либо характеристики, например рН (кислотно-основной буферный раствор) или окислительного-восстановительного потенциала (окислительно-восстановительный буферный раствор).
Значение рН кислотно-основного буферного раствор зависит от концентраций компонентов буферной смеси, находящихся в химическом равновесии, и мало меняется при концентрировании и разбавлении раствора, введении относительно небольших количеств веществ, взаимодействующих с одним из компонентов буферного раствора.
Наиболее распространены водные кислотно-основные буферные растворы Они содержат слабую кислоту НА и сопряженное с ней основание А, например СН3СООН и СН3СОО-, NH4+ и NH3. В таких системах осуществляется равновесие:
По данным о константе диссоциации кислоты Ка = — [Н3О+] [А- ] /[НА] определяют значение рН раствора:
где [НА] и [А-] - равновесные концентрации соотвенно кислоты и основания, рКа=—lgКа. Это значение рН остается практически постоянным, так как при добавлении небольших кол-в сильных кислот или оснований ионы Н3О+ или ОН-связываются основанием (к-той) с образованием сопряженной кислоты (основания).
Количественно буферный раствор характеризуется буферной емкостью - производной , где X - характеристика среды, с - концентрация одного из компонентов буферной смеси или добавленного вещества, количественно реагирующего с одним из компонентов с образованием другого.
Емкость кислотно-основного буферного раствора соответствует числу эквивалентов сильной кислоты или сильного основания, которое необходимо добавить к 1 л раствора, чтобы изменить его рН на единицу. Буферная емкость возрастает при увеличении начальных концентраций его компонентов и максимальна при их равенстве. Буферные свойства проявляются очень слабо, если концентрация одного компонента в 10 раз и более отличается от концентрации другого. Поэтому буферный раствор часто готовят смешением растворов равной концентрации обоих компонентов либо прибавлением к раствору одного компонента соответствующего количества реагента, приводящего к образованию равной концентрации сопряженной формы.
Интервал рН (равный обычно рКа ± 1), в котором данная буферная система может поддерживать постоянное значение рН, называют областью буферирования. В справочной литературе имеются подробные рецепты приготовления кислотно-основных буферных растворов для различных значений рН.
Окислительно-восстановительный буферный раствор содержит смесь соединений элементов переменной валентности в двух степенях окисления (то есть смесь обеих форм окислительно-восстановительной пары), например Fe(III) и Fe(II). Значение окислительно-восстановительного потенциала такого буферный раствор определяется по формуле:
где Ер- реальный потенциал пары в данной среде, [Ох] и [Red]-концентрации соотвутствует ее окисленной и восстановленной форм, n - число электронов. участвующих в окислительно-восстановительной реакции, R - универсальная газовая постоянная, F- число Фарадея, T - абс. температура.
В методах фотометрии пламени (в том числе в атомно-абсорбционном анализе) буферными называют растворы, поддерживающие практически постоянное значение характеристики не самого раствора, а пламени, в которое они вдуваются. Например, такие легкоионизирующиеся вещества, как соли К, обеспечивают концентрацию электронов в пламени, необходимую для подавления ионизации определяемых атомов. В электрохимических методах анализа буферным иногда называют раствор, препятствующий смешению растворов вблизи анода и катода.
Многие биологические жидкости (кровь и другие) являются буферными растворами; компоненты таких растворов - карбонаты, фосфаты и белки.
Лит.: Шарло Г., Методы аналитической химии. Количественный анализ неорганических соединений, пер. с франц., МЛ., 1966; Руководство по аналитической химии, пер. с нем., М., 1975; Лурье Ю. Ю., Справочник по аналитической химии, 5 изд., М., 1979, с. 305-12. Б. Я. Каплан.
, где X - характеристика среды, с - концентрация одного из компонентов буферной смеси или добавленного вещества, количественно реагирующего с одним из компонентов с образованием другого. 