ДИАГРАММЫ

распределительной диаграммой Н3Р04 (рис. 2.1). Распредели¬тельная диаграмма показывает, что при любом значении рН существуют практически только две формы, а содержание остальных незначительно.
2.2.2. Буферные растворы
Очень часто для успешного проведения реакций, в процессе которых выделяются или потребляются ионы Н + , необходимо не только создать нужное значение рН реакционной среды, но и поддерживать его постоянным в течение реакции. Это достигается, если реакцию проводить в буферных раство¬рах — относительно концентрированном растворе слабой кис¬лоты и сопряженного с ней основания. Если в результате
(2.17) (2.18)
(2.19) (2.20)
[Н+][ОН-]=/СНг0, [H + ] + [Kt + ] = [OH-] + [An-], [HAn] + [An-]=CHAn + CC0Jlb,
[Kt+]=cC0J,b,
дени?Аводы°НСТаНТа ДИСС0Циации кисло™; Кн,о- ионное произве-
Подставляя уравнение (2.20) в (2.18) и суммируя резуль¬тат с уравнением (2.19), получаем:
[Н+] + [НАп]=СНАп+[ОН~]. (2.21)
Формула для расчета рН буферного раствора получается
если допустить, что величины [Н + ] и [ОН"] малы по срав-
нению с СНАп и Ссш]ь. Тогда из уравнения (2.21) и (2.19) имеем:
[An ]= Ссоль,    (2 22)
[НАп]=СНАп. (2.23)

26

Подстановка условий (2.22) и (2.23) в уравнение (2.16)
Да6Т:    [Н + ]=КдСНДп/С_. (2-24)
Уравнение (2.24) не выполняется в тех случаях, когда кислота является либо слишком сильной (нельзя пренебречь [Н+П  либо слишком слабой (нельзя пренебречь [ОН ]).
Буферные растворы, применяемые на практике, должны отвечать условиям, при которых выполняется уравнение (2 24) Буферную систему, как правило, выбирают так, чтобы концентрации сопряженных кислот и основания были равны,
т. е. рНдарКд.    • nnu
Выражение для расчета рН смеси слабого основания ВОН и его соли ВА можно вывести таким же образом, если учесть, что равновесные концентрации [Н + ] и [ОН-], получающиеся при диссоциации воды, малы по сравнению с концентрациями соли и основания:
[ОН"]=КвСвон/Сеоль;     [Н + ]=К,С™,1Ь/(КвСвон)- (225>
Наглядным примером использования буферных растворов в анализе служит реакция обнаружения или определения ионов Mg2+ В присутствии Н3РО4 ионы Mg2+ будут нахо¬диться в растворе, но по мере изменения (уменьшения) концентрации ионов Н30+ начнут выпадать аморфные трудно идентифицируемые осадки - соединения магния разного со¬става- MgHP04,Mg3(P04)2, Mg(OH)2. С помощью буферного раствора (водный раствор аммиака + NH.Cl, рН = 9) создают такую среду что ионы магния в присутствии фосфат-ионов образуют кристаллический осадок определенного состава
МеСле4Гу?т отметить два характерных свойства буферных растворов. Во-первых, рН буферного раствора остается прак¬тически постоянным в результате добавления к буферному раствору умеренных количеств сильной кислоты или щелочи. Во-вторых, рН буферных растворов не меняется при разбав¬лении водой.
Для описания свойств буферных растворов важны следую¬щие характеристики.
1    Уровень рН - значение рН, вблизи которого рН оста¬ется относительно постоянным; уровень рН, очевидно, опре¬деляется р/(д слабой кислоты, или РКВ слабого основания, входящих в буферную систему. Так, ацетатный буферный раствор поддерживает постоянным рН вблизи значения о/Сш ГППН, равного 4,74.
2    Область буферирования, т. е. интервала рН, в котором пН остается постоянным. Область буферирования рН зависит от соотношения концентраций слабой кислоты и сопряжен-
28 ного основания. Обычно буферные растворы готовят так, чтобы соотношение кислоты и основания менялось от 10 до 90% содержания одного из компонентов. Это значит, что область буферирования рН данной буферной системы нахо¬дится в пределах:
рН, = РКА-lg(0,1 /0,9) = рКд- (-0,95) =