المحاليل المنظمة (محاليل بفر)

المحاليل المنظمة (محاليل بفر)

المحلول المنظم (البفر) هو المحلول الذي يمتلك القابلية على مقاومة التغير في تركيز أيون الهيدروجين عند إضافة كمية قليلة من حامض قوي أو قاعدة قوية، أي يحافظ على قيمة الأس الهيدروجيني (pH) ثابتة تقريباً.

تتكون محاليل البفر عادة من مكونين اثنين:

• حامض ضعيف مع أحد أملاحه (مثل حامض الخليك مع خلات الصوديوم).
• قاعدة ضعيفة مع أحد أملاحها (مثل الأمونيا مع كلوريد الأمونيوم).

يعادل أحد المكونين الحامض المضاف بينما يعادل المكون الآخر القاعدة المضافة، فيبقى pH المحلول ثابتاً تقريباً. لمحاليل البفر أهمية كبيرة في التفاعلات المختبرية والعمليات الصناعية والحيوية داخل أجسام الكائنات الحية، مثل نقل الأوكسجين بواسطة الهيموكلوبين وفعالية الإنزيمات.

حساب pH محلول البفر

• حامض ضعيف وملحه: $[H^+] = K_a \times \frac{[acid]}{[salt]}$ و $pH = pK_a + \log \frac{[salt]}{[acid]}$.
• قاعدة ضعيفة وملحها: $[OH^-] = K_b \times \frac{[base]}{[salt]}$ و $pOH = pK_b + \log \frac{[salt]}{[base]}$ ثم $pH = 14 - pOH$.
• عند إضافة حامض قوي (مثل $1\,mL$ من $HCl$ تركيزه $10\,M$ = $0.01\,mol$ $H^+$) إلى لتر من بفر الخليك/الخلات: تتحد أيونات $H^+$ مع أيونات الخلات، فتزداد مولات الحامض بمقدار $0.01$ وتقل مولات الملح بمقدار $0.01$، ثم يطبق القانون: $pH = 4.74 + \log \frac{0.09}{0.11} = 4.66$. وعند إضافة قاعدة قوية يحدث العكس (يقل الحامض ويزداد الملح).