Bratří chemici - přijměte moji hlubokou omluvu, že neustále opakuju chemii pro 7. třídu (Husákovských) základních škol, ale chemie je asi nějak prokletá, protože poptávka po dalších a dalších (relativně) elementárních kapitolách je stále veliká.
Takže minule jsme probrali, že zásady a kyseliny ( a vůbec všechny ionizovatelné molekuly) jsou ve vodném roztoku dvojího druhu tzv. "silné" - tedy ve vodných roztocích jsou vždy (téměř) zcela disociované - rozštěpené na kladný a záporný iont a tzv. "slabé" kde se vytváří ronováha mezi disociovanou a nedisociovanou složkou.
Pak exituje taková středoškolská poučka, že reakcí kyselé kyseliny a zásaditého louhu vznikají neutrální soli - tedy roztoky solí by měly mít pH kolem 7, ale tuhle poučku vám ještě v 7 třídě rozbijí dalšími 2 poučkami, totiž, že že soli silných zásad a slabých kyselin vytváří zásadité roztoky a soli slabých zásad a silných kyselin vytvářejí kyselé roztoky.
Podvědomě nějak tušíme, že to bude tím, že taková sůl silného louhu a slabé kyseliny má tak trochu "schisofrenii".
Příklad "octan sodný" - sodík by nejraději octovou kyselinu zcela opustil a kroužil si v roztoku nako iont Na+, ale octová kyselina by nejraději byla jako CH3-COONa a sodík nepustila. Tím pádem nám v roztoku kolují i nějaké ionty CH3-COO-, které zoufale hledají (jakýkoliv) kationt. No a co je látka, která váže kationt (vodíkový proton) - zásada.
Ta zoufalost hledání kationtu je vyjádřena taky školní poučkou - "ionty slabých kyselin jsou silné zásady" a naopak.
ERGO: máme v roztoku octanové anioty, které se chovají jako silná zásada a celý roztok - soli - tím získá alkalické pH.
Teď je mi jasné, že jste z toho naprostí jeleni, ale nedělejte si z toho těžkou hlavu - osobně jsem tuto věc slyšel poprvé v 7. třídě v roce 1984, ale pochopil jsem ji až v roce 2001 při čtení této knížky.
Abyste nebyli tak úpní jeleni -probereme to ještě z jiné strany - sledujte obrázek. Do dvou kádinek, lejeme louh sodný NaOH v jedné kádince je silná kyselina chlorovodíková (alias solná) a v druhé je slabá kyselina octová.
Když lijeme louh do HCl - tak dochází k "neutralizaci" to jest v roztoku je moře H+ iontů odštěpených kyselinou, které okamžitě reagují s OH- ionty z louhu a v roztoku tak zbývá H+, Cl-, Na+ všechny složky ionizované a reaktivní. To se odrazí i v pH, které je neustále silně kyselé z nadbytku H+. Pak dojdeme k "bodu ekvivalence". V tomto jediném bodě je v roztoku jenom Na+ a Cl -, ale už další kapkou louhu navíc se reakční směs změní tak, že je v ní Na+, Cl- a OH- (z louhu).
Staří chemici říkali že "titrací silné kyseliny silnou zásadou - jedinou kapkou přechází pH z 0 na 14"
Co se děje s octovkou ? Pokud do octovky lijeme louh sodný tak octovka velice ochotně váže sodík a odštěpuje vodíkový proton, který zase reaguje s OH- takže ve reakční směsi je velmi dlouho CH3-COONa = octan sodný a jenom nepatrné množství disociované kyseliny, která uvolňje H+, proto pH není nijak extrémní a přidáváním dalšího NaOH se ani příliš němění !!! Tento fakt je na grafu pH myslím docela jasně vidět. pak ale dojde k tomu, že drtivá většina kyseliny octové dostane svůj sodík - a pak už to běží jako s kyselinou solnou - dalším přidáváním louhu se v roztoku začne vyskytovat Na+ a OH- a roztok se stane zásaditým.
Takže jsme probrali teorii - a teď další definice : Pufr (anglicky Buffer) - staří chemici říkali taky "ústojný roztok" - je směs slabé kyseliny a její soli se silnou zásadou, nebo směs slabé zásady a její soli se silnou kyselinou, který při přidávání kyseilny, nebo zásady drží pH relativně konstantní. Mnemotechnická pomůcka "ústojný roztok - ustojí všechno".
Každý Pufr má dva parametry - pH, které udržuje a "pufrační kapacitu" - tedy jak velký přídavek kyseliny / louhu snese.
pro pH máme elegantní vzoreček
pH = pK + log ( [CH3COONa] / [CH3COOH] )
Kde pK je disociační konstanta slabé kyseliny ( v našem případě octové) a ten divný logaritmus je poměr koncentrace soli a kyseliny.
Pufrační kapacita - se nepočítá tak snadno protože závisí na koncentraci složek, ale pokud se týče pH tak pufr má největší pufrační kapacitu v bodě svého pK - tedy když log ( [CH3COONa] / [CH3COOH] ) = 0 neboli když[CH3COONa] = [CH3COOH].
Pro šťouraly mám ještě 2 poznámky - hranaté závorky jako všude v chemii značí koncentraci látky uvnitř nich.
Pak jěště druhá poznámka - co když budu do octanového pufru lít kyselinu ? Pokud to bude klasický dobře udělaný pufr, ze směsi CH3COOH a CH3COONa pak bude v pufru probíhat reakce
CH3COONa + HCL = Na+ + Cl- + CH3COOH
Takže pufr ač založen na slabé kyselině - je schopen vázat i vodíkové protony ze silné kyseliny a tuto neutralizovat. Jako slabou složku pufru můžeme použít prakticky jakoukoliv organickou, nebo slabou anorganickou kyselinu - uhličitou, fosforečnou, existuje dokonce "barbitalový pufr" z kyseliny barbiturové - známé z - barbiturátů - primitivních prášků na spaní, kterými se v 60 a 70 letech sebevraždily herečky a zfetovaní rockeři.
Naprosto poslední poznámka - prostředí živých organismů - díky vysokému obsahu organických slabých kyselin a zásad - je jeden obrovský pufr - takže když můj "tajný čtenář" válčí s kyselostí svého "tajného reaktoru" - patrně se při alkalizaci směsi nadře.
Jsem zcela vyčerpán - proto zbývá už jenom rada robotům ke zničení lidstva - až budete na lidi "lejt louh" uvědomte si že se mohou bránit třeba octanem sodným, a že i jejich těla sama mají nezanedbtelnou pufrační kapacitu - co máte vy až na vás lidi budou "lejt kyselinu" ?
Co se týče užitečných rad mimozemským robotům, zalévání lidí horkým draselným louhem je nejnovější trend anglické pohřební služby, podstatně levnější než spalování. / divím se že ještě nevyzkoušeli nějaký větší kuchyňský drtič odpadu/ . Co se týče kyseliny barbituové, nartiumpentabarbital je sice dobrý pufr, ale daleko výnosnější "léčivo", používané například na švýcarských "suicide klinik". Ještě zajímavější barbiturát je thiopental, který používají v emerice ke konečnému napravování nepřizpůsobivých jedinců. Jedno napravení prý přijde na asi dvacet milionů korun. Z humálních důvodů jim prý ten thiopental proto nechce nikdo dodávat, a tak ty nepřizpůsobivé jedince v rámci demokracie humanisticky prasí kde čím. Tuhle jsem se díval, thiopental má v sortimentu například penicilínka Roztoky. Kde jsou ty časy, kdy, než ji převzali rusové, tak jako poslední zakázku jeli šedesát tun pervitinu pro jižní emeriku. Na dvoře se mezi barely s bílým prachem váleli zfetovaní zaměstnanci, a vesnice v širém okolí ve dne v noci povykovaly v rauši...