7.1. AMAÇ

• Bir tampon çözeltinin nasıl hazırlandığını öğrenmek.

• Bir tampon çözeltinin tampon kapasitesini belirlemek.

• Bir tampon çözeltinin tamponlama bölgesini belirlemek.

7.2. TEORİ

Tampon çözeltiler, az miktarda asit veya baz eklendiği zaman pH’ındaki değişimlere direnç gösteren sulu sistemlerdir. Tampon çözeltiler, zayıf bir asit (proton verici) ve onun konjuge bazından (proton alıcı) oluşur. Tamponlama, bir çözeltideki, bir proton vericisi (HA) ve onun konjuge proton alıcısı (A-) arasındaki denge reaksiyonundan kaynaklanır.

Verilen herhangi bir tamponun pH’sı, Henderson-Hasselbalch eşitliği vasıtasıyla, içerdiği zayıf asidin pKa’sı ve onun konjuge bazının mol oranının logaritması ile ilişkilendirilmektedir:

Bir tampona H+ veya OHeklendiğinde sonuç, zayıf asidin ve onun anyonunun rölatif (göreceli) konsantrasyonlarının oranındaki küçük bir değişimidir ve böylece pH’da küçük bir
değişim olur. Sistemin bir bileşeninin konsantrasyonundaki düşüş, bir diğerindeki artış ile tamamıyla dengelenmiş olur. Tampon bileşenlerinin toplamı değişmez, sadece oranları değişir.

Tampon kapasitesi, genellikle tampon çözeltinin konsantrasyonuna bağlıdır. Yüksek konsantrasyondaki tamponlar daha yüksek tamponlama kapasitesine sahiptir. Diğer bir değişle, pH, tampon bileşenlerinin tam konsantrasyonuna bağlı değildir ancak oranlarına bağlıdır. Tampon kapasitesi, verilen bir tamponun eklenen asit veya baza karşı pH’ındaki değişimlere direnç gösterme yeteneğini tanımlamak için kullanılan bir terimdir. Bir litre tampona bir mol asit veya alkali (baz) eklendiği zaman tampon kapasitesi bir (1) olur ve pH bir birim değişir. Tamponlama Bölgesi: Her konjuge asit-baz çifti, etkili bir tamponu oluşturan karakteristik bir pH bölgesine sahiptir. HA ve Aarasındaki denge yüzünden oluşan tamponlamadan dolayı, bu denge çoğunlukla pH değerlerinin pKa ± 1’e eşit olmasıyla tespit edilir. Sıcaklık katsayısı (∆pKa/ C) değerleri: Bir tamponun pKa’sı ve dolayısıyla pH’sı sıcaklıkla çok az değişir. Sıcaklık ve aktivitenin matematiksel ilişkisi karmaşık olabilmesine rağmen, sıcaklıkla pKa’nın gerçek değişimi yaklaşık olarak lineerdir. Tablo 7.1, biyolojik deneylerde çoğunlukla kullanılan seçilmiş çeşitli tamponların pKa ve ∆pKa/ C değerlerini göstermektedir.

Çoğu biyokimyasal deney pH’dan etkilenir ve pek çok biyokimyasal deney sistemi pH’sının kontrol edilmesi gerekliliği bu sebeptendir. Bunu başarmanın genel bir yolu, bu deneyleri tampon sistemlerinde gerçekleştirmektir. Bu yüzden, biyokimyasal deneyimler genellikle tampon hazırlamayı gerektirir. Bu deneyin amacı, istenen pH’da bir asetik asit- sodyum asetat tamponunu size hazırlatarak tampon hazırlanmasını göstermektir.

İstenen pH’da bir tampon hazırlamak için, uygun miktarlarda zayıf bir asit ve onun konjuge bazını içeren bir çözeltiyi hazırlamak gerekir. Tampon hazırlamanın bir yolu, uygun bir zayıf asit ve onun konjuge bazının gerekli miktarlarını karıştırmaktır. Bir diğer yol, zayıf bir asitten çıkarak onun konjuge bazını güçlü bir baz ekleyerek oluşturmayı veya tersine, konjuge bir bazdan çıkılıp güçlü bir baz ekleyerek zayıf bir asit oluşturmayı kapsar. Eğer bir pH metre kulanılabilirse, uygun karışım tampon hazırlanması için kullanılabilir çözeltilerin karıştırılmasıyla “deneme-yanılma”yla da elde edilebilir. Ancak, pH metrenin bulunmadığı durumlarda sahip değinilse veya bu yaklaşım kullanılmak istenmezse, kullanılan maddelerin uygun miktarları biyokimyasal el kitaplarından veya Henderson Hasselbalch eşitliğinden hesaplanarak bulunabilir. Bu deneyde sonraki yaklaşım (Henderson-Hasselbalch eşitliği) kullanılacaktır.

7.3. MADDE VE MALZEMELER

Malzemeler

• pH Metre

• Büret ve Büret Tutucu

• Manyetik Karıştırıcı

• İki Ayaklı Stant

• 250 mL beher

• 100 mL mezür

• Cam pipet

• Distile su

Kimyasallar

• 1 M Asetik Asit Çözeltisi

• 1 M Sodyum Asetat Çözeltisi

• 1 M Sodyum Hidroksit(NaOH) Çözeltisi

7.4. DENEYİN YAPILIŞI

Bir titrasyon düzeneği bir manyetik karıştırıcı, beher ve büret (veya pipet) ile birlikte uygun bir stanttan oluşur (Şekil 7.3).

pH 5.0 olan 0.1 M 100 mL’lik Asetik Asit-Sodyum Asetat tamponunu hazırlayınız. Böyle bir tamponun 100 mL’sindeki asetik asit ve asetat iyonlarının miktarlarını hesaplamak için Henderson-Hasselbalch eşitiliğini kullanınız:

1) Size sağlanacak 1 M asetik asit (CH3COOH) ve 1 M sodyum asetat (CH3COONa) çözeltilerinin uygun miktarlarını karıştırarak, bu tamponun 100 mL’lik örneğini hazırlayınız.

2) İstenen tamponun ikinci bir 100 mL’lik örneğini, uygun miktarlardaki asetik asit ve sağlanacak 1 M sodyum hidroksit (NaOH) çözeltilerinden alıp karıştırarak hazırlayınız. Not: Bu durumda asetik asidin doğru miktarıyla başladığınızdan emin olun. İki tampon örneğini hazırladıktan sonra laboratuvar sorumlusu ile her birinin pH’sını kontrol ediniz.

Hazırladığınız tampon çözeltileri saklayın!

…