بافر چیست | کاربرد های بافر

بافر چیست و رابطه آن با سختی آب

بافر محلولی از اسید ضعیف و نمک آن می‌باشد که برای جلوگیری از تغییرات PH محلول ها ، کاربرد دارد . در دروس شیمی سال های دبیرستان و راهنمایی با اصطلاح بافر و کاربرد های آن در صنایع مختلف آشنا شده‌ایم .

خون جاری در بدن انسان ها نیز بافر محسوب می‌شود زیرا در مقابل تغییرات PH مقاوم بوده و همیشه PH خون در بازه‌ای میان ۷٫۳۵ الی ۷٫۴۵ قرار دارد . علاوه بر آن کربنیک اسید( H2CO3 ) و یون بی‌کربنات ( HCO-3 ) ، نیز به عنوان اسید ضعیف و نمک آن بیانگر بافر بودن خون است .

از بین بردن سختی آب با بافر

اشاره شد که بافر محلولی است تشکیل شده از اسید و یا باز ضعیف ، همراه با نمک آن که مقاومت خوبی در برابر تغییرات PH از خود نشان می‌دهد . از این رو می‌توان برای از بین بردن سختی آب محلول بافر به کاربرد که ابته در حجم زیاد آب این روش کارساز نخواهد بود .

بافر ها با خاصیتی که دارند مانع از افزایش بیش از حد اسید و یا باز موجود در محلول می‌شوند . آبی که توسط ابر ها و باران ها تولید می‌شود کاملا تمیز و خنثی است اما به دلیل وجود گاز های کربن دی اکسید در هوا و قدرت بالای آب در جذب مواد ، این گاز های کربن دی اکسید با آب باران ها مخلوط شده و کمی با خواصیت اسیدی آب ها می‌افزاید .

از طرفی با افزایش این خاصیت اسیدی آب ، میزان خورندگی آن نیز افزایش یافته و در نتیجه با جاری شدن آب بر بستر زمین و عبور از سطوح مختلف ، میزان یون های منفی و مثبت موجود در آب افزایش می کند .

در نتیجه آن آب سخت تولید می‌شود که در صنایع مختلف موجب بروز مشکلاتی می‌شود . برای جلوگیری از این مشکلات روش های گوناگونی ابدا و اختراع شده است که می‌توان به رزین سختی گیر ، دستگاه سختی گیر رزینی و سختی گیر های مغناطیسی اشاره نمود .

موارد گفته شده برای کاهش سختی آب برای پروژه های عظیم همراه با دبی آب ورودی بسیار بالا توصیه می‌شود . اما اگر برای مصارف خانگی و تهیه آب نرم با میزان کم نیاز به کاهش سختی آب است ، استفاده از محلول های بافر بیشتر از روش های دیگر توصیه می‌شود .

چگونه بافر موجب ثابت ماندن PH می‌شود؟

زمانی که به یک محلول بافر مقداری محلول حاوی یون مثبت و یا منفی اضافه می‌شود ، این یون ها با اسید ضعیف و یا نمک آن که در محلول بافر با یک دیگر مخلوط شده‌اند ، وارد واکنش می‌شوند  و در نتیجه اگر یون مثبت وارد بافر شود با یون های منفی آن واکنش داده و از ازدیاد یون مثبت جلوگیری می‌شود ، و اگر یون منفی وارد محلول بافر شود با یون های مثبت آن واکنش داده و در نتیجه از ازدیاد یون منفی جلوگیری می‌کند .

از موارد یاد شده برداشت می‌شود که یون های مثبت و منفی مانند کلسیم و منیزیم که به وفور در طبیعت یافت می‌شوند ، نمی‌توانند در محلول های بافر خاصیت اسیدی و یا بازی آن را تغییر دهند ( البته تا حدودی و اگر میزان این یون ها بیش از حد باشد به محلول بافر بیشتری نیز نیاز خواهد بود )

بافر خون

خون نوعی محلول بافر می‌باشد
گفته شد که خون نوعی محلول بافر به حساب می آید که دو دلیل نیز برای اثبات این موضوع بیان شد :

  1. همیشه PH خون بین بازه ای میان ۷٫۳۵ الی ۷٫۴۵ قرار دارد .
  2. خون از ترکیب کربنیک اسید ( H2CO3 ) و یون بی‌کربنات ( HCO-3 ) که یک اسید ضعیف و نمک آن می باشد ، تشکیل شده است .

اما اگر PH خون کمتر از حد معمول شود چه بلایی بر سر بدن انسان می آید؟

زمانی که میزان PH بدن انسان کمتر و یا بیشتر از میزان گفته شود ، پروتئین های موجود در بدن از بین می‌روند که برای سلامتی و حیات تمامی موجودات و انسان ها خطرناک است.

اما زمانی که آب می‌نوشیم و یا چیزی مصرف می‌کنیم صد در صد مقداری یون همراه با مواد غذایی و یا آشامیدنی وارد بدن می‌شود . پس در طول روز مقدار قابل توجهی یون های مثبت و منفی وارد بدن و خون می‌شوند که می‌تواند موجب مرگ شود ولی با این حال باز زنده ایم . دلیل این موضوع مربوط به همان بافری بودن خون می‌باشد .

اگر مقداری یون مثبت مانند هیدروژن وارد خون شود این یون به کمک واکنش زیر حذف خواهد شد:

افزودن یون مثبت به خون
اگر هم مقداری یون منفی مانند هیدروکسید وارد خون شود این یون به کمک واکنش زیر حذف خواهد شد :

افزودن یون منفی به خون

کاربرد های بافر

بافر علاوه بر بدن و کنترل PH خون در صنایع گوناگونی مفید و پر استفاده می‌باشد . برای مثال همانطور که گفته شد از بافر برای کاهش سختی برخی از محلول ها ، به خصوص آب ، استفاده می‌شود .

زمانی که شما قصد دارید میزان محدود و کمی از آب را نرم کنید ، استفاده از دستگاه های سختی گیر رزینی و یا مغناطیسی توسیه نمی‌شود زیرا هم بسیار هزینه بر می‌باشد و هم این ابزار ها برای پروژه های عظیم کاربردی است.

پس بهتر است از بافر ها استفاده شود. در صنایع نساجی برای تولید رنگ و ایجاد شرایط صحیح رنگ ها از محلول های بافر استفاده می‌شود . بیشترین بافر های پرکاربرد در صنایع مختلف در جدول زیر آورده شده است :

سیتریک اسید ۰٫۱ مولار ۰٫۲ مولار ( Na2HPO4 ) PH
۷۹/۴۵ ۲۰٫۵۵ ۳
۶۱/۴۵ ۳۸٫۵۵ ۴
۴۸/۵۰ ۵۱٫۵۰ ۵
۳۶/۸۵ ۶۳٫۱۵ ۶
۱۷/۶۵ ۸۲٫۳۵ ۷
۲/۷۵ ۹۷٫۲۵ ۸

شرایط نگهداری محلول های بافر

محلول های بافر می‌بایست در شرایط خاصی نگهداری شوند. عمر بافر های تجاری در بازه‌ای میان ۲ سال قرار دارد و برای بافر هایی که در آزمایشگاه ها و یا توسط خود تولید می‌شوند نیز باید همین طول عمر را در نظر گرفت .

اما زمانی که درب محلول بافر باز می‌شود بایستی در مدت ۳ الی ۶ ماه مورد مصرف قرار گیرد . برای محلول های بافری که دارای PH بالاتر از ۱۰ هستند مدت زمان مصرف بعد از بازکردن درب محلول ۱ ماه است و بیشتر از یک ماه استفاده از آن محلول توصیه نمی‌شود .

علاوه بر موارد گفته شده در هنگام استفاده از محلول های بافر نکات زیر را نیز در نظر داشته باشید :

  • این محلول ها در دمایی بین ۱۵ الی ۲۵ درجه نگهداری شود .
  • محلول ها در ظروف پلاستیکی ، بالون ها ی مخصوص و یا بطری های سالم و بدون آسیب نگهداری شوند .
  • اگر خود این محلول ها را تولید می‌کنید بر روی ظروف آن تاریخ تولید وانقضا را درج نمایید .
  • قبل از استفاده از این محلول ها تاریخ انقضای آن ها را به دقت چک کنید .

کلام آخر

با اشاره به خاصیت بافر ها به این نتیجه رسیدیم که می‌توان از این محلول ها ، در ابعاد کوچک و در حد مصارف خانگی ، به منظور کاهش سختی آب استفاده کنیم . بافر ها در صنعت بسیار کاربردی هستند و یکی از محلول های حیاتی برای بدن انسان ها محسوب می‌شوند ، زیرا میزان PH خون را در بازه ای بی خطر نگهداری می‌کنند و از تغییرات میزان خاصیت اسیدی و یا بازی خون جلوگیری می‌کنند .

برای به دست آوردن بافری با PH مد نظر خود ابتدا باید با استفاده از فرمول های ابداع شده مقدار اسید ضعیف مورد نیاز و نمک آن را محاسبه نمایید و پس از ان با ترکیب این محلول ها ، بافری با PH مد نظر به دست آورید.

امید است این مقاله در رابطه با بافر ها برای شما مخاطبان گرامی اسپوتا مفید واقع شده باشد.

امیرحسین شریفی
ارسال دیدگاه

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *