بافر pH

مفهوم بافر Ph چیست؟

محلول بافر (Buffer) یک نوع محلول شیمیایی است که از ترکیب یک اسید ضعیف و نمک آن، یا یک باز ضعیف و نمک آن به دست می ‌آید. این محلول ‌ها قادرند تا pH خود را به طور نسبی ثابت نگه دارند، حتی در صورت اضافه شدن مقدار کمی اسید یا باز. خون نمونه ‌ای برجسته از چنین محلول‌ هایی است.

در طبیعت، بسیاری از سیستم ‌های زنده از محلول ‌های بافر برای تنظیم pH استفاده می ‌کنند. به عنوان مثال، سیستم بافر بی‌ کربنات در خون به حفظ pH مناسب آن کمک می‌ کند. به طور کلی این محلول از نوسانات شدید pH جلوگیری می‌ کنند و در بدن، پروتئین ‌ها نیز نقش مهمی در این فرایند ایفا می‌ کنند.

ترکیبات بافر pH

بافر اسیدی

بافر اسیدی از ترکیب یک اسید ضعیف و نمک آن ساخته می ‌شود. اسید ضعیف، مانند اسید استیک CH₃COOH یا اسید فرمیک CHOOH, به طور کامل در آب یونیزه نمی ‌شود و دارای _apk مشخصی است. نمک اسید ضعیف، مانند استات سدیم CH₃COON_a یا فرمات سدیم HCOONa, از واکنش اسید ضعیف با باز قوی به دست آمده و در آب به طور کامل یونیزه می ‌شود. برای مثال، ترکیب اسید استیک و استات سدیم به دلیل تعادل میان اسید استیک و یون‌ های استات، قادر است pH محلول را در محدوده‌ های خاصی حفظ کند و از تغییرات ناگهانی pH جلوگیری کند.

بافر بازی

بافر بازی از ترکیب یک باز ضعیف و نمک آن ساخته می ‌شود. باز ضعیف، مانند آمونیاک (NH₃) یا تری ‌اتانول ‌آمین (TEA), به طور کامل در آب یونیزه نمی ‌شود و دارای _bpK مشخصی است. نمک باز ضعیف، مانند کلرید آمونیوم NH₄CL یا سولفات تری ‌اتانول ‌آمین، از واکنش باز ضعیف با اسید قوی به دست آمده و به طور کامل در آب یونیزه می ‌شود. برای مثال، ترکیب آمونیاک و کلرید آمونیوم به دلیل تعادل بین آمونیاک و یون‌ های آمونیوم، قادر است pH محلول را در محدوده ‌های خاصی حفظ کند و از تغییرات شدید pH جلوگیری نماید.

بافر چند جزئی

بافر چند جزئی شامل ترکیب دو یا چند اسید ضعیف و نمک ‌های آن ‌ها یا دو یا چند باز ضعیف و نمک ‌های آن‌ ها هستند تا دامنه وسیع ‌تری از pH را کنترل کنند. این بافر ها به دلیل وجود چندین تعادل شیمیایی قادرند در محدوده‌ ای از pH عمل کنند. به عنوان مثال، ترکیب اسید استیک و اسید فرمیک یا آمونیاک و تری ‌اتانول ‌آمین با نمک ‌های مربوطه می ‌تواند pH را در دامنه وسیع‌ تری حفظ کند و از تغییرات ناگهانی جلوگیری کند.

بافر آماده

بافر آماده شامل محلول ‌هایی هستند که به‌ طور تجاری تولید شده و برای استفاده‌ های مختلف آماده ‌اند. این محلول ‌ها با ترکیبات مشخصی از اسید ها و نمک ‌ها یا باز ها و نمک ‌ها فرموله شده ‌اند تا pH ثابتی را حفظ کنند. به ‌عنوان مثال، محلول‌ های بافر با pH های مختلف مانند ۴.۰۰، ۷.۰۰ و ۱۰.۰۰ به‌ طور استاندارد تهیه و بسته ‌بندی شده ‌اند و برای تنظیم و حفظ pH در آزمایشگاه ‌ها و صنایع مختلف بسیار مفیدند.

انواع بافر pH

بافر pH اسیدی (Acidic Buffer)

1. ترکیب و ساختار

بافر اسیدی از ترکیب یک اسید ضعیف و نمک آن تشکیل می ‌شوند و برای حفظ pH در محدوده کمتر از 7 مؤثر هستند. یکی از مثال‌ های رایج این نوع بافر ها، ترکیب اسید استیک (CH₃COOH) و استات سدیم (CH₃COON_a) است. این ترکیب به دلیل وجود تعادل بین اسید ضعیف و آنیون نمک، می‌تواند pH محلول را در صورت اضافه شدن مقدار کمی از اسید یا باز ثابت نگه دارد و از تغییرات شدید pH جلوگیری کند.

2.    عملکرد

بافر اسیدی با افزودن یک اسید قوی به محلول، یون ‌های هیدروژن اضافی (H+) را با آنیون موجود در بافر، مانند استات (CH₃COO-)، واکنش داده و اسید ضعیف (مثل اسید استیک) تشکیل می ‌دهند. این فرآیند از تغییرات شدید pH جلوگیری می‌ کند. در صورت افزودن یک باز قوی، بافر اسیدی از اسید ضعیف خود برای خنثی کردن یون ‌های هیدروکسید (OH^–) استفاده می‌ کند. در نتیجه pH محلول ثابت می ‌ماند.

3.    کاربرد

بافرهای اسیدی در صنایع مختلف برای کنترل pH کاربرد دارند. در صنایع غذایی برای حفظ کیفیت و طعم، در پزشکی برای تنظیم pH دارو ها و آزمایش‌ های تشخیصی استفاده می‌کنند. این بافر همچنین در محیط‌ های آزمایشگاهی برای کشت میکروبی استفاده می ‌شوند.

بافر pH بازی (Basic Buffer)

1-   ترکیب و ساختار

بافرهای بازی از ترکیب یک باز ضعیف و نمک آن تشکیل می ‌شوند و در pH بالا تر از 7 مؤثر هستند. برای مثال، ترکیب آمونیاک (NH₃) و کلرید آمونیوم (NH₄CL) به دلیل تعادل بین باز ضعیف و کاتیون نمک، می‌ تواند pH محلول را ثابت نگه دارد و از تغییرات شدید pH جلوگیری کند.

2-   عملکرد

عملکرد بافر بازی به این صورت است که با افزودن یک اسید قوی، یون‌ های هیدروژن (H+) با باز ضعیف (مانند آمونیاک NH₃) واکنش داده و کاتیون (مانند NH₄⁺) تشکیل می‌ شود، که باعث حفظ pH محلول می‌ گردد. همچنین، در صورت افزودن یک باز قوی، یون ‌های هیدروکسید (OH^–) با کاتیون موجود در بافر (مانند NH₄⁺) واکنش داده و آب تشکیل می ‌شود، که به ثابت ماندن pH کمک می ‌کند.

3-   کاربرد

بافر بازی در صنایع مختلف کاربرد دارند. در صنایع داروسازی برای کنترل pH محصولات دارویی در محیط ‌های قلیایی، در بیوشیمی برای تهیه محیط‌ های کشت و محلول ‌هایی با pH بازی استفاده می‌شود. همچنین این محلول در آزمایشگاه‌‌ها برای کنترل pH در آزمایش‌ های شیمیایی و بیوشیمیایی که در محیط ‌های قلیایی انجام می ‌شوند، استفاده می ‌شوند.

بافر pH آمفوتر

این نوع بافرها می ‌توانند در محیط ‌های اسیدی و قلیایی عمل کنند. مانند پروتئین‌ ها که در pH‌های مختلف با حفظ ساختار خود، می ‌توانند نقش بافر را ایفا کنند.

بافر pH بیولوژیکی

این بافرها شامل موادی هستند که در سیستم‌ های زنده وجود دارند و pH محیط ‌های بیولوژیکی مانند خون، مایعات سلولی و … را تنظیم می ‌کنند. مثال بارز آن سیستم بافر بی‌ کربنات (HCO₃^–) و (CO₂) در خون است که pH خون را تنظیم می ‌کند.

روش تولید بافر pH

تولید بافر pH شامل ترکیب دقیق مواد به گونه ‌ای است که محلول قادر به حفظ pH در برابر تغییرات باشد. در اینجا روش‌ های مختلف تولید بافر pH شرح داده شده است:

تولید بافر pH اسیدی

برای ساخت بافر اسیدی، ابتدا باید نسبت‌ های مناسب از اسید ضعیف و نمک آن را محاسبه کرد. با استفاده از معادله هندرسون-هاسلبالش:

مقدار _apk اسید ضعیف را از جداول شیمیایی به دست آورید. سپس، مقادیر مشخصی از اسید ضعیف مانند اسید استیک CH₃COOH و نمک آن مانند استات سدیم CH₃COOHN_a را در آب مقطر حل کنید تا محلول بافر ایجاد شود. در نهایت، pH محلول را با افزودن اسید یا باز رقیق تنظیم کنید تا به مقدار دلخواه برسید. برای مثال، برای تهیه بافر با pH حدود 4.7، می‌توانید اسید استیک و استات سدیم را با توجه به _apk اسید استیک ترکیب کنید.

تولید بافر pH بازی

برای ساخت بافر بازی، ابتدا باید نسبت‌ های مناسب از باز ضعیف و نمک آن را محاسبه کرد. با استفاده از معادله هندرسون-هاسلبالش:

مقدار _apk باز ضعیف را از جداول شیمیایی به دست آورید. سپس، مقادیر مشخصی از باز ضعیف مانند آمونیاک NH₃ و نمک آن مانند کلرید آمونیوم NH₄CL را در آب مقطر حل کنید. در نهایت، pH محلول را با افزودن باز یا اسید رقیق تنظیم کنید تا به مقدار دلخواه برسید. به عنوان مثال، برای تهیه بافر با pH حدود 9.25، می‌توانید آمونیاک و کلرید آمونیوم را با توجه به _apkآمونیاک ترکیب کنید.

تولید بافر pH چند جزئی

برای تولید بافرهای چند جزئی، ابتدا باید نسبت‌ های مناسب از دو یا چند اسید ضعیف و نمک‌ های آن ‌ها را برای رسیدن به pH مورد نظر در یک محدوده وسیع‌ تر محاسبه کرد. این کار شامل محاسبه نسبت ‌های مناسب هر اسید و نمک با استفاده از معادله هندرسون-هاسلبالش برای هر ترکیب است. سپس، مقادیر محاسبه‌ شده از این مواد مختلف را در آب مقطر حل کنید تا محلول بافر ایجاد شود. در نهایت، برای تنظیم دقیق pH نهایی، می ‌توانید به تدریج اسید یا باز اضافه کنید تا pH به مقدار مطلوب برسد. این روش به شما امکان می ‌دهد تا بافرهایی با پایداری و محدوده pH وسیع‌ تر تهیه کنید.

تولید بافر pH آماده

برای استفاده از بافر های آماده، ابتدا باید محلول بافر مناسب با pH و غلظت مورد نظر خود را از بین محلول ‌های آماده موجود انتخاب کنید. سپس، در صورت نیاز به تنظیم دقیق ‌تر غلظت یا pH، می ‌توانید محلول آماده را با آب مقطر رقیق کنید یا با محلول‌ های دیگر ترکیب کنید. این روش ساده و سریع امکان دستیابی به بافر های با خصوصیات مورد نیاز را بدون نیاز به تهیه و تنظیم مواد اولیه فراهم می ‌کند.

برای اطلاع بیشتر از مشخصات و قیمت هر بافر می‌توانید از طریق این لینک زیر در وب سایت ما خریداری کنید.