محلول بافر

محلول بافر یک محلول شیمیایی است که از اسید ضعیف و نمک آن یا یک باز ضعیف و نمک آن به دست می‌آید. این نوع محلول‌ها توانایی حفظ PH محلول را حتی در صورت افزودن اندکی اسید یا باز دارند. نمونه مهم از این نوع محلول‌ها خون است. بافرها از تغییرات زیاد PH جلوگیری می‌کنند.

به‌طورکلی توانایی یک محلول جهت مقاومت در برابر تغییرات PH، ظرفیت یک بافر نامیده می‌شود. زمانی که یک اسید یا باز به محلول بافر اضافه می‌شود، تغییر میزان PH می‌تواند زیاد یا کم باشد که این جریان به ظرفیت بافر و PH اولیه محلول بستگی دارد.

بافرها تنظیم‌کننده PH هستند، اگر مقدار PH کاهش یابد فعالیت و عملکرد آنزیم‌ها مختل و کند می‌شود. از نظر کار و صنعت بیشتر به‌عنوان تولید فرایند تخمیر در یک شرایط مناسب جهت رنگ‌آمیزی پارچه به کار می‌روند و گاهی از دیدگاه شیمی نیز تجزیه‌وتحلیل ترکیب‌ها را انجام می‌دهند.

شرکت تارا طب با بیش از ده سال سابقه فعالیت در زمینه واردات و تامین مواد اولیه، مفتخر است مواد و تجهیزات مورد نیاز شما از بهترین برندهای روز دنیا را با نازل‌ترین قیمت بازار در اختیارتان قرار دهد. شما می‌توانید جهت کسب اطلاعات بیشتر، استعلام قیمت و خرید از طریق راه‌های ارتباطی موجود در قسمت تماس با ما اقدام بفرمایید.

محلول بافر چیست

محلول بافر یک محلول شیمیایی، به‌صورت مایع و به رنگ آبی است که دارای اسامی دیگری نظیر بافر یون هیدروژن می‌باشد. همان‌طور که گفته شد بافرها محلول‌هایی هستند که قابلیت ثابت نگه‌داشتن PH (ملاکی از غلظت یون +H) محیط را دارند. ثابت نگه‌داشتن PH کاربرد فراوانی دارد. در فرایند انجام بسیاری از واکنش‌های شیمیایی لازم است تا PH در یک محدوده ثابت نگه داشته شود که این کار به‌وسیله محلول بافر انجام می‌شود.

این محلول ترکیبی از یک اسید و باز مزدوج آن یا بالعکس تشکیل شده است. خاصیت بافری  به دلیل وجود تعادل بین اسید و باز مزدوج آن است. این تعادل با افزودن یون‌های -OH یا +H به سمت ثابت نگه‌داشتن تعادل حرکت می‌کند.

ظرفیت بافری بدین معناست که بافر تا چه حد می‌تواند در مقابل تغییرات PH با افزودن یون‌های -OH یا +H -مقاومت کند. بافرها به دو نوع بافر اسیدی و بافر بازی تقسیم می‌شوند. بافرهایی که PH را در محدوده 0-7 حفظ می‌کنند بافر اسیدی و به بافرهایی که PH را در محدوده 7-14 نگه می‌دارند بافرهای بازی می‌گویند.

اسید و بازهای قوی نیز تأثیر بسیار ناچیزی بر PH محلول‌های بافر می‌گذارند و همین قابلیت مهم سبب شده تا این محلول‌ها در زمینه‌های مختلف مانند تهیه نگهدارنده‌های غذایی، فرآورده‌های آرایشی و بهداشتی، مواد شوینده، رنگ، چرم و… کاربرد فراوانی داشته باشند. از رایج‌ترین بافرهای مورداستفاده در زیست‌شناسی می‌توان به بیسین، تی‌ای‌پی‌اس، tricine، tris، تپسو و… اشاره کرد.

محلول بافر

مفهوم ظرفیت بافر

ظرفیت بافر به توانایی یک محلول برای مقاومت در مقابل تغییرات PH گفته می‌شود. با علامت B ظرفیت بافر را نمایش می‌دهند که به‌صورت تعداد مول‌های باز یا اسید موردنیاز برای تغییر PH محلول به 1، تقسیم بر میزان تغییر PH ضربدر حجم بافر بر حسب لیتر مشخص می‌شود. ظرفیت بافر کمیتی بدون واحد است.

انواع بافر

بافرها به‌صورت کلی به دودسته اسیدی و بازی تقسیم می‌شوند. در ذیل ویژگی و تفاوت هرکدام از این بافرها را بررسی می‌کنیم.

بافرهای اسیدی: همان گونه که از اسم این نوع بافرها مشخص است، این نوع بافر برای حفظ PH محلول اسیدی به کار می‌رود. این بافرها دارای PH کمتر از ۷ و اسدی هستند و از ترکیب یک اسید ضعیف به همراه نمک مشتق شده خود از یک باز قوی تشکیل می‌شوند. به‌عنوان‌مثال یک محلول بافر متشکل از غلظت‌های برابری از استات سدیم و استیک اسید، دارای PH معادل 4.74 است.

بافرهای بازی: از بافرهای بازی جهت پایداری و حفظ PH محلول‌های بازی استفاده می‌شود. این بافرها دارای PH بالاتر از ۷ و قلیایی هستند که از ترکیب باز ضعیف همراه با نمک مشتق شده آن از یک اسید ضعیف تشکیل می‌شوند. از جمله این محلول‌‌ها می‌توان به محلول آبی هیدروکسید آمونیوم و کلرید آمونیوم اشاره کرد که PH برابر 9.25 دارند.

محلول بافر

کاربردهای محلول بافر

صرف‌نظر از اجزای حاضر در مخلوط. PH محلول‌های دارای بافر در محدوده بسیار ناچیزی متغیر است. این مشخصه در سیستم‌های بیولوژیکی یک شرط اساسی برای عملکرد درست آنزیم‌های بدن انسان و دیگر موجودات زنده است.

به‌عنوان‌مثال در نقش بیولوژیکی محلول بافر می‌توان به خون اشاره کرد. افزایش یا کاهش PH خون نسبت به حد مشخص و عادی آن می‌تواند سبب مرگ انسان شود. مخلوط اسید کربنیک و یون بی‌کربنات در خون وجود دارد که این دو ترکیب با یکدیگر در تعادل هستند.

طی فرایند متابولیسم سلولی دی‌اکسیدکربن و در نهایت اسیدکربنیک تولید می‌شود. طی یک واکنش تعادلی اسید کربنیک با یون‌های هیدروژن و بی‌کربنات در تعادل است. درصورتی‌که میزان PH خون کم شود، کارایی آنزیم‌های بدن کاهش می‌یابد. تعادل ذکر شده در بدن سبب می‌شود که میزان اسیدیته خون همیشه در محدوده 7.35 تا 7.45 باقی بماند.

از کاربردهای محلول بافر در صنعت می‌توان به تخمیر و تهیه الکل، صنعت چرم، تولید مواد شوینده، صنعت چاپ و رنگ، تهیه مواد نگهدارنده صنایع غذایی، تولید فراورده‌های بهداشتی از قبیل شامپو و مواد آرایشی و… اشاره کرد. از بافرها برای انجام کالیبراسیون پی اچ مترها و آنالیز شیمیایی استفاده می‌گردد.

ویژگی‌های محلول بافر

  • هر یک از اجزای تشکیل‌دهنده محلول‌های بافر مقدار دقیقی دارند.
  • با تغییر جهت واکنش هنگام اضافه‌شدن اسید یا باز، واکنش را به سمت تعادل برمی‌گردانند.
  • از تغیر PH (بسته به ظرفیت بافری آن‌ها) در برابر اضافه‌شدن مقدار کم باز یا اسید مقاومت می‌کنند.

مکانیسم عملکرد محلول بافر

 به‌طورکلی بافرها مقاومت بالای خود در برابر تغییرات Ph را از تعادل بین اسید ضعیف و باز مزدوج خود کسب می‌کنند، این تعادل در بافرهای بازی فرق می‌کند.

در بافر اسیدی، هنگامی که اسید قوی به یک مخلوط تعادلی از اسید ضعیف و باز مزدوج آن افزوده می‌شود، میزان +H افزایش پیدا کرده و طبق اصل لوشاتلیه تعادل به سمت چپ بر می‌گردد تا میزان +H اضافی موجود در محیط کم شود. دلیل برگشت تعادل به سمت چپ، گرایش واکنش باز مزدوج با یون‌های +H است که در نهایت منجر به تشکیل دوباره اسید می‌شود؛ بنابراین با افزایش اسید به یک بافر، مطابق انتظار ما غلظت یون هیدروژن بالا نرفته و کمتر از حد معمول خواهد بود.

به همین ترتیب اگر به یک بافر اسیدی مقداری از یک باز قوی را اضافه کنیم، غلظت یون هیدروژن بسیار کمتر از انتظار ما کاهش می‌یابد. دلیل این امر انجام واکنش تعادلی بین یون هیدروژن و هیدروکسید حاصل از باز افزوده شده است که باعث تشکیل آب می‌شود.

همچنین در بافرهای بازی این مکانیسم به طور مشابه بر روی غلظت یون -OH اتفاق می‌افتد. به این صورت که با اضافه‌کردن مقداری باز قوی به یک بافر بازی، یون هیدروکسید تولید شده در محیط افزایش پیدا می‌کند. اما باتوجه‌به اصل لوشاتلیه تعادل به سمت چپ بر می‌گردد. دلیل این امر واکنش بین اسید مزدوج با یون‌های هیدروکسید اضافه‌ای است که به تعادل افزودیم. مجدد در طی این واکنش باز ضعیف محلول بافر تشکیل شده و بدین ترتیب یون -OH افزوده شده مصرف و کاهش می‌یابد.

روش تهیه محلول بافر

راه‌های مختلفی برای تهیه محلول بافر وجود دارد که توسط آن‌ها به محلول‌هایی که PH دقیق موردنظر ما را دارند می‌رسیم. یکی از رایج‌ترین و ساده‌ترین روش‌های تهیه محلول بافری را در ذیل توضیح خواهیم داد.

طبق این روش در ابتدا برای رسیدن به یک مخلوط از اسید و باز مزدوج، باید اسید موردنظر را در 60 درصد آب نسبت به حجم محلول بافر دلخواه حل کنیم. سپس اسیدیته محلول به‌دست‌آمده با استفاده از PH متر اندازه‌گیری می‌کنیم. جهت افزایش PH محلول تا حد موردنظر، از یک باز قوی مانند هیدروکسید سدیم استفاده می‌کنیم. درصورتی‌که بافر از نوع بازی باشد، برای رسیدن به PH موردنظر از یک اسید قوی مانند اسیدکلریدریک بهره می‌بریم. بعد از آن که به اسیدیته موردنظر رسیدیم، محلول را تا حد لازم رقیق کرده تا به غلظت مدنظر برسیم.

به‌کاربردن معادله هندرسون – هاسلباخ از دیگر روش‌های موجود در تهیه محلول بافر است که مقدار دقیق اسید و باز مزدوج آن را مشخص می‌کند.

محلول بافر

شرایط نگهداری بافر

در هنگام استفاده از محلول بافر باید آن را در شرایط مناسبی نگهداری کرد. عمر معمول یک بافر تجاری حدود ۲ سال است که بعد از باز شدن درب محصول تنها ۳ تا ۶ ماه می‌توان از آن استفاده کرد. همین زمان را باید برای محلول‌های بافری که در آزمایشگاه تولید می‌شوند در نظر داشت. البته لازم به ذکر است که این مدت‌زمان برای بافرهای قلیایی که PH بالاتر از ۱۰ دارند صدق نمی‌کند. در محلول‌های بافر قلیایی PH در تماس با دی‌اکسیدکربن تغییر می‌کند و بهترین زمان نگهداری این نوع حدود یک ماه است.

شما می توانید جهت کسب اطلاعات بیشتر، استعلام قیمت و خرید از طریق راه‌های ارتباطی موجود در قسمت تماس با ما، با مشاوین فروش شرکت به صورت مستقیم در ارتباط باشید. شرکت تارا مدرن طب تجهیز نیازهای شما را در سریعترین زمان ممکن، با نازلترین قیمت بازار فراهم می‌کند.

بدون دیدگاه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *