محلول منظم

قالب:توازن كيميائي المحاليل المنظمة (بالإنجليزية: Buffer Solutions) هي المحاليل التي تقاوم التغير في تركيز أيون الهيدرونيوم وأيون الهيدروكسيد (إذن تقاوم التغير في درجة الحموضة pH) عند إضافة كميات قليلة من حمض قوي أو قاعدة إليها، أو عند تخفيف المحلول. وتستخدم المحاليل المنظمة للمحافظة على الرقم الهيدروجيني عند درجة ثابتة في عدد كبير من التطبيقات الكيميائية.

تستخدم المحاليل المنظمة للحفاظ على درجة الحموضة ثابتة تقريبًا في العديد من التطبيقات الكيميائية. وتنمو العديد من الأشكال الحية ضمن مجال محدد صغير من درجة الحموضة، مثل المحلول المنظم في الدم.

يتكون المحلول المنظم من خليط لحمض ضعيف وأحد أملاحه أو خليط لقاعدة ضعيفة وأحد أملاحها.

قدرة التنظيم

قدرة التنظيم لـ pK_a=7 كنسبة مئوية

قدرة التنظيم هي قياس كمي لمقاومة المحلول المنظم لتغير باهاء المحلول بإضافة أيونات الهيدروكسيل. ويمكن تعريفها كما يلي:

قدرة التنظيم = $\mathrm {\frac {dn}{d(pH)}}$

حيث dn هي الكمية المتناهية في الصغر من القاعدة المضافة، و d(pH) هو التغير المتناهي في الصغر للباهاء. باستخدام هذا التعريف يمكن التعبير عن قدرة التنظيم كالتالي:

$\mathrm {{\frac {dn}{d(pH)}}=2.303\left({\frac {{\mathit {K}}_{w}}{[H^{+}]}}+[H^{+}]+{\frac {C_{A}{\mathit {K}}_{a}[H^{+}]}{\left({\mathit {K}}_{a}+[H^{+}]\right)^{2}}}\right)} ,$

حيث K_w هو ثابت التأين الذاتي ^‏(en)‏ للماء و C_A هو التركيز التحليلي للحمض، ويساوي [HA]+[A^-].

العبارة K_w/[H⁺] تصبح معتبرة عند باهاء أكبر من 11,5 والعبارة الثانية تصبح معتبرة عنما يكون الباهاء أقل من 2. كلتا هاتين العبارتين هي من خصائص الماء ومستقلة عن الحمض الضعيف. بالنسبة للعبارة الثالثة نستنتج أن:

1. تصل قدرة التنظيم للحمض الضعيف قيمتها العظمى عندما pH = pK_a
2. عند pH = pK_a ± 1 تهبط قدرة التنظيم إلى 33% من القيمة العظمى. وهذا هو المجال التقريبي الذي يعمل ضمنه التنظيم بالحمض الضعيف بفعالية. ملاحظة: عند pH = pK_a - 1 تبين معادلة هيندرسون-هاسلباخ ^‏(en)‏ أن النسبة [HA]:[A^-] هي 10:1.
3. تتناسب قدرة التنظيم مباشرة مع التركيز التحليلي للحمض.

وظيفة المحلول المنظم

الغاء أثر أي إضافة لحمض أو قاعدة، للحفاظ على ال PH في حالة من الثبات ضمن نطاق معين

أمثلةعلى استخدامات المحاليل المنظمة

ومن الأمثلة على المحاليل المنظمة، مزيج من محلول حمض الخل وخلات الصوديم، فعند إضافة كمية من حمض قوي لهذا المحلول تتحد أيونات الهيدرونيوم مع أيونات الخلات لتكون حمض الخل، أما عند إضافة كمية من محلول قاعدي فتتحد أيونات الهيدروكسيد مع حمض الخل لتكون أيونات الخلات

• الحفاظ على الأس الهيدروجيني للدم
• ترسيب بعض المواد
• الطلاء بالكهرباء
• دباغة الجلود

انظر أيضا

• الكيمياء