Выберите буфер к которому можно меньше всего добавить сильного основания без существенного изменения рН

Для начала давайте разберём контекст этого задания.

Данный вопрос связан с темой буферных растворов – это часть химии, а именно раздел растворимости и кислотно-основного равновесия, который относится к аналитической химии (а иногда и общему курсу химии).

Что такое буферный раствор?

Буферный раствор – это система, состоящая обычно из слабой кислоты и её сопряжённого основания (или слабого основания и его сопряжённой кислоты), которая может противостоять изменениям уровня pH при добавлении небольших количеств сильных кислот или оснований.

Как влияет добавление сильного основания (например, гидроксида натрия NaOH)?

Когда к буферному раствору добавляется сильное основание, оно может взаимодействовать с кислотной частью буфера, тем самым предотвратив значительное изменение pH:

1. Если у нас есть слабая кислота \( HA \) и её сопряжённое основание \( A^- \), сильное основание взаимодействует с \( HA \), превращая часть её в A⁻.
2. Добавление сильного основания потребляет слабую кислоту \( HA \), превращая её в сопряжённый анион \( A^- \), но буфер ещё работать будет до тех пор, пока есть кислотная составляющая.

Суть буферного действия заключается в том, что концентрация H⁺ или OH⁻ и, соответственно, pH меняется незначительно, главное – не превысить буферную ёмкость.

Какой буфер будет наиболее устойчив к изменению pH при добавлении сильного основания?

Резюмируя:

• Вероятно, речь идёт о нескольких буферных системах, из которых вам нужно выбрать наиболее устойчивую к добавлению сильного основания.
• Ответ: Наименее уязвим к изменению pH будет буфер, содержащий большую концентрацию слабой кислоты, потому что она эффективнее будет нейтрализовать добавляемое основание.

Наибольшую устойчивость к добавлению щелочи проявляет тот буфер, который имеет максимально близкий к базовому (нейтральному) pH и активно содержит кислотный компонент. Проще говоря, это буфер с большей концентрацией слабой кислоты, который при добавлении OH‾ будет «съедать» добавленные гидроксид-ионы и сохранять pH стабильным.