Αλκαλικά ρυθμιστικά διαλύματα

Ένα ρυθμιστικό διάλυμα μπορεί να οριστεί ως ένα μείγμα που σχηματίζεται με συνδυασμό μιας ασθενούς βάσης με το συζυγές οξύ του ή ενός ασθενούς οξέος με τη συζυγή του βάση. Όταν προσθέτετε είτε ένα οξύ είτε μια βάση σε ένα ρυθμιστικό διάλυμα, αυτό δεν τροποποιεί το pH του.

Ένα ρυθμιστικό διάλυμα μπορεί να είναι δύο τύπων:όξινο ρυθμιστικό διάλυμα (που έχει pH μικρότερο από 7) και αλκαλικό ρυθμιστικό διάλυμα (με pH μεγαλύτερο από 7). Το ρυθμιστικό διάλυμα χρησιμεύει απλώς ως δείγμα αναφοράς για εργαλεία μέτρησης pH και ηλεκτρόδια και ως αναφορά για τη ρύθμιση του ph πολλών άλλων διαλυμάτων.

Τα αλκαλικά ρυθμιστικά διαλύματα αποτελούνται από μια ασθενή βάση και το άλας αυτής της βάσης. Ένα αλκαλικό ρυθμιστικό διάλυμα είναι ένας συνδυασμός υδροξειδίου του αμμωνίου και χλωριούχου αμμωνίου σε συγκεκριμένη αναλογία. Αυτά τα ρυθμιστικά διαλύματα χρησιμοποιούνται σε φυτεμένα ενυδρεία ή εξαιρετικά σκληρό νερό, όπου τα ρυθμιστικά διαλύματα φωσφορικών μπορεί να προκαλέσουν φύκια ή ομίχλη.

Διαλύματα με αλκαλικά ρυθμιστικά διαλύματα

Το pH ενός αλκαλικού ρυθμιστικού διαλύματος είναι υψηλότερο από 7. Αυτή η ασθενής βάση και ένα από τα άλατά της χρησιμοποιούνται ευρέως για την παρασκευή αλκαλικών ρυθμιστικών διαλυμάτων.

Ένα μείγμα διαλύματος αμμωνίας και διαλύματος χλωριούχου αμμωνίου είναι πράγματι ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα. Το pH του διαλύματος θα ήταν 9,25 αν αναμειγνύονταν σε ίσες μοριακές ποσότητες. Δεν έχει καμία διαφορά όποιες συγκεντρώσεις κι αν χρησιμοποιείτε, όσο κι αν είναι όλες ίδιες.

Λύσεις buffer και η λειτουργία τους 

Ένα ρυθμιστικό διάλυμα πρέπει να έχει συστατικά που θα εξαλείφουν τυχόν ιόντα υδρογόνου και υδροξειδίου που προστίθενται σε αυτό. Εναλλακτικά, το pH του θα αλλάξει. Αυτό επιτυγχάνεται με διάφορους τρόπους με όξινα ή αλκαλικά ρυθμιστικά διαλύματα.

Όπως συνηθίζεται, θα χρησιμοποιήσουμε ένα μείγμα διαλυμάτων αμμωνίας και χλωριούχου αμμωνίου.

Επειδή η αμμωνία είναι πράγματι μια ασθενής βάση, το σημείο ισορροπίας θα είναι πολύ προς τα αριστερά: 

NH 3[aq] + H 2 0 [l] ⇌ NH 4 + [aq] + OH – [aq]

Το χλωριούχο αμμώνιο παρέχει μια δέσμη επιπλέον αμμωνίας σε αυτό. Σύμφωνα με την Αρχή του Le Chatelier, αυτό θα μετατοπίσει ακόμη περισσότερο τη θέση ισορροπίας προς τα αριστερά.

Ως αποτέλεσμα, η λύση θα περιλαμβάνει τα ακόλουθα βασικά στοιχεία: 

• Ποσότητα αμμωνίας που δεν έχει αποσυντεθεί.

• Ιόντα αμμωνίου σε αφθονία από χλωριούχο αμμώνιο.

• Υπάρχουν ήδη αρκετά ιόντα υδροξειδίου στο υγρό για να γίνει αλκαλικό.

Η παρουσία άλλων μορίων (όπως το νερό και τα ιόντα χλωρίου) δεν έχει καμία σχέση με το σκεπτικό.

Ενσωμάτωση οξέος στο ρυθμιστικό διάλυμα

Φαίνεται ότι υπάρχουν δύο τρόποι για να απαλλαγείτε από τα ιόντα υδρογόνου που εισάγετε. 

Για την αφαίρεσή του χρησιμοποιείται αμμωνία.

Ένα μόριο αμμωνίου είναι ίσως το πιο πιθανό βασικό υλικό που θα στοχεύσει μια ομάδα υδροξυλίου. Ως αποτέλεσμα της αντίδρασής τους θα δημιουργηθούν ιόντα αμμωνίου.

NH 3[aq] + H + [aq] ⇌ NH 4 + [aq]

Τα ιόντα υδρογόνου θα εξαλειφθούν σε μεγάλο βαθμό, αλλά όχι εξ ολοκλήρου. Επειδή το ιόν αμμωνίου είναι ήπια όξινο, πολλά ιόντα υδρογόνου θα απελευθερωθούν για άλλη μια φορά.

Τα ιόντα υδρογόνου απομακρύνονται αντιδρώντας με ιόντα υδροξειδίου.

Λάβετε υπόψη ότι η αλληλεπίδραση μεταξύ αμμωνίας και νερού είχε δημιουργήσει ορισμένα ιόντα υδροξειδίου.

 NH 3[aq] + H 2 0 [l] ⇌ NH 4 + [aq] + OH – [aq]

Το νερό σχηματίζεται όταν τα ιόντα υδρογόνου αναμιγνύονται με όλα αυτά τα ιόντα υδροξειδίου. Η ισορροπία μετατοπίζεται για να αντικαταστήσει τα ιόντα υδροξειδίου όσο γρήγορα συμβαίνει αυτό. Αυτό συνεχίζεται ξανά μέχρι να εξαλειφθεί η πλειονότητα των ατόμων υδρογόνου.

Λόγω της προφανούς ισορροπίας, δεν εξαλείφονται πολλά ιόντα υδρογόνου, μόνο τα περισσότερα από αυτά.

Σε αυτό το ρυθμιστικό διάλυμα προστίθεται ένα αλκάλιο.

Μια απλή αντίδραση που περιλαμβάνει ιόντα αμμωνίου αφαιρεί τα ιόντα υδροξειδίου από το αλκάλιο.

NH 4 + [aq] + OH – [aq] ⇌ NH 3[aq] + H 2 O [l]

Επειδή η παραγόμενη αμμωνία φαίνεται να είναι μια αδύναμη βάση, μπορεί να αντιδράσει με το νερό, καθιστώντας τη διαδικασία αναστρέψιμη. Αυτό δείχνει ότι η πλειονότητα (αν και όχι όλα) των ιόντων υδροξειδίου που υπάρχουν στο διάλυμα έχουν εξαλειφθεί.

Συμπέρασμα:

Ένα αλκαλικό ρυθμιστικό διάλυμα είναι ένα μη φωσφορικό ρυθμιστικό διάλυμα που λειτουργεί με ένα ρυθμιστικό διάλυμα οξέος για την αύξηση του pH και της αλκαλικότητας (KH). Αυτά τα ρυθμιστικά διαλύματα χρησιμοποιούνται σε φυτεμένα ενυδρεία ή σε εξαιρετικά σκληρό νερό, όπου τα ρυθμιστικά διαλύματα φωσφορικών μπορεί να προκαλέσουν άλγη ή νέφωση. Τα αλκαλικά ρυθμιστικά διαλύματα αυξάνουν το pH και διατηρούν ένα εύρος ρυθμιστικού διαλύματος από 7,2 έως 8,5. Είναι ήπιο, ακίνδυνο και ωφέλιμο για το οικοσύστημα του γλυκού νερού. Τα αλκαλικά ρυθμιστικά διαλύματα διακρίνονται από άλλα ρυθμιστικά από την απουσία φωσφορικών αλάτων. Αυτό το καθιστά κατάλληλο για φυτεμένα ενυδρεία, όπου η περίσσεια φωσφορικών αλάτων μπορεί να προωθήσει την ανάπτυξη φυκιών.