+7(499) 136 06 90

+7(495) 704-31-86

[email protected]

Буферная емкость


Что такое буферная емкость? Правильный расчет буферной емкости - Бак аккумулятор тепла | аккумулирующая буферная ёмкость

Если вы хотите использовать энергию эффективно и без потерь, вам нужно больше, чем просто работающий отопительный котел. Чтобы идеально дополнить вашу систему отопления, необходимо приобрести накопительный бак. Зачем нужна буферная емкость и в чем ее польза разберем ниже.

Что такое буферная емкость?

На самом деле теплоаккумулятор, предназначенный для отопительных систем, — это металлический бак, объем которого начинается от 350 литров, и имеет специальный кожух (утепление). Наиболее простые модели имеют исключительно патрубки, чтобы подключить теплоноситель и гильзу для установки термометров. А более дорогие модели оснащаются теплообменниками в виде змеевиков.

Предназначение буферных баков
  • При ГВС в здании.
  • Для обеспечения в доме неизменной, ровной температуры.
  • Повышение КПД и результативности в работе оборудования отопительной системы.
  • Если будет необходимость, может быть создан общий контур, если присутствует не единственный котел.
  • Скапливание тепловой энергии, которую в излишке вырабатывает котел.

Основной недостаток – каждая накопительная емкость для отопления ограничена в объемах. И, естественно, чем больше буферный бак, тем требуется побольше помещение, чтобы его разместить.

Принцип работы

Аккумулирующая емкость собирает в себе теплоноситель от теплогенератора и держит температуру, не позволяя ей падать длительный период. В этот же временной интервал котел не работает.

Нагрев достаточное количество воды в емкости, котел отключается.

Далее, по мере необходимости, теплоноситель насосом перекачивается из емкости в отопительную систему.

Функции аккумулирующих емкостей:
  • накапливание тепла с дальнейшей отдачей в отопительный контур по первому требованию;
  • увеличение эффективности при использовании тепловых насосов;
  • одновременное применение не одного теплогенератора в отопительной системе;
  • осуществимость деления сред и обеспечение здания санитарной горячей водой, благодаря установленному теплообменнику для ГВС;
  • аспирация воздуха из теплоносителей;
  • в системах выравнивается давление.
Преимущества буферной емкости:
  • повышается срок годности котлов;
  • предельно повышается теплоотдача самого котла;
  • оборудование будет защищено от перегревания;
  • выравниваются перепады температур в здании;
  • постоянное обеспечение наличием горячей воды;
  • можно подключить на несколько устройств отдачи тепла;
  • сбережение топлива и денежных средств.
Какими бывают буферные емкости?

Bakilux предлагает большой выбор буферных аккумуляторов, объем которых разнится от 350 до 10000 литров. Также они производятся разного внешнего вида и для решения всевозможных задач:

  • аккумулирующие баки с теплообменником из нержавейки, установленным в нижней части емкости;
  • для твердотопливных котлов с 2-мя змеевиками;
  • с теплообменником для систем ГВС;
  • без теплообменников.

Продукция Bakilux обладает основными характеристиками:

  • возможно подключать к разным ресурсам энергии;
  • использование в системах с открытым или замкнутым контуром;
  • осуществляют функцию гидравлического разделителя;
  • доступная стоимость для разных верст населения.
Теплоизоляция

Для эффективной работы отопительных систем нужно применять качественную теплоизоляцию в производстве теплоаккумуляторов. Из-за некачественного материала бак может терять до 30% процентов энергии.

Различают несколько видов термоизоляции:

  • каучуковая,
  • пенополиуретановая,
  • флисовая,
  • поролоновая.

Достоинства в использовании баков-аккумуляторов с разнообразными источниками тепла:

  • котел на твердом топливе – гарантируется постоянная и результативная работа котла, повышается его коэффициент полезного действия и паузы между загрузками требуемого топлива;
  • гелиоколлектор – скапливается избыточное количество энергии Солнца и применяется, когда наступает время в ее недостатке;
  • тепловой насос – обеспечивается экономичная работа этого оборудования, вне зависимости от актуальной необходимости в тепловой энергии;
  • электрическая энергия – скапливается тепло за период дня, когда наименьший тариф на электричество и применяется в нужный период;
  • чиллер (холодильная установка, используемая для кондиционирования воздуха) – гарантируется возможность быстрого поглощения немалого количества тепла, при этом мощность этого оборудования небольшая;
  • котел на газу – в данных контурах буферный бак позволяет применять в короткие сроки немалое число тепловой энергии либо подогретой воды.
Расчет буферной емкости для системы отопления

Каждый твердотопливный котел, вне зависимости от его типажа и метода сжигания в нем топлива, обладает общими характеристиками:

  • Работает исключительно в небольшом высокотемпературном графике (90/75С или 80/60С).
  • Может изменять мощность в интервале 100…50% благодаря уменьшению количества поступающего воздуха для горения. При этом с уменьшением мощности очень сильно понижается коэффициент полезного действия за счет повышения количества CO2.
  • Отопительное оборудование нельзя остановить, пока все топливо в нем не сгорит.
  • Отопительное оборудование следует подбирать с запасом 15% мощности на наиболее холодную пятидневку.

Примечание: чтобы топливо в отопительной системе потреблялось экономно, выбор теплоносителей обязан осуществляться через 3-х ходовой смеситель с погодозависимой автоматикой.

1 киловатт ≈ 20 литров (минимум) … 55 литров (оптимальный вариант)

Несколько примеров расчета бака аккумулятора для системы отопления:

№1:
Если мощность котла 25 киловатт, а емкость топки – неизвестна
Объем буферной емкости:
V = 25 кВт x 20 л = 500 л 

№2:
Если пеллетный котел имеет мощность 40 киловатт.
Объем буферного бака:
V = 40 кВт x 20 л = 800 л 

№3:
Котел, работающий на угле, мощностью 35 кВт. Топка вмещает не больше 20 килограмм угля. Соответственно, когда заслонка открыта полностью, за 1 час сгорит угля:
G1час = 35 кВт / (5,8 кВт/кг x 0,75) = 8 кг/ч
Вся загрузка прогорит за:
T = 20 кг / 8 кг/ч = 2,5 часа
В случае отсутствия отбора тепла, требуется аккумулировать следующее количество тепла:
Qаккум = 2,5 ч x 35 кВт = 87,5 кВт
Минимальная температура в баке – 30C, максимальная – 90C, значит надо бак объема:
V = 87,5 кВт x 860 / (90С – 300C) = 1254 л
(35 литров на киловатт)
Существует несколько способов, позволяющих подобрать буферные емкости для твердотопливных котлов:
Статический метод. Данный способ определяет объем теплоаккумулятора по количеству топлива, которое загружается в котел.
Буферная емкость: формула для расчета объема:
Vб. б.=13,5* QK * tв (1), где

  • Vб.б. – буферная емкость для котла, объем, в литрах;
  • QK – заявленная производительность оборудования, киловатт;
  • tв – заявленное время сгорания топлива, час.

Динамический – расчет происходит по нужде в тепле и температуре системы отопления.
Vб.б.=2246*((2,5- Qn / QK)/(73-0,4* tR))* Qn (2)

Альтернативный вариант – клиент задает наибольшее период времени работы котла за 24 часа.
Vб.б.=351*((16- tр.к.)/(73-0,4* tR))*Qn (3), где

  • Qn – расчетная тепловая нагрузка, киловатт;
  • QK – заявленная производительность оборудования, киловатт;
  • tр.к. – наибольший суточный режим работы котла, час;
  • tR – расчетный температурный режим в обратном трубопроводе, Цельсии.
Насколько экономиться благодаря монтажу теплоаккумулятора?

Сделаем подсчеты для здания площадью 250м2, если отопление осуществляется твердым топливом без буферного бака и с ним.
Возьмем следующие параметры подсчета:

  • Qк = 29 кВт;
  • Qn = 26 кВт;
  • КПД: nср = 78%;

древесина с теплотворностью Q HP = 4,1 кВт*ч/кг и влажностью d = 20%;
время сгорания одной загрузки топлива: tr ≈4ч.
Расчет:
1. При объеме аккумулирующего бака:
Vб.б.=2246*((2,5-26/29)/(73-0,4*55))*26 приблизительно 1770 литров.
2. Из формулы (3):
tр.к.сут.без.буф.емк.=16-(((73-0,4*55)*1770)/(351*26)) приблизительно 5,72 час.
3. Среднее ежедневное число загрузок топки котла с аккумулирующим баком за сезон:
n=5,72/4 приблизительно 1,43
4. Расход в час топлива (дерева):
Bт.час.=Qкотла/ Q HP * nср =28/4,1*0,78=8,8 кг/ч
5. Сколько расходуется топлива в отопительный сезон:
без бака:
Bот.п.= Bт.час.* tр.к.сут.без.буф.емк.* Дот.п приблизительно 23038 кг/отоп.пер.
с баком:
Bот.п.=Bт.час.* tр.к.сут.с.буф.емк.* Дот.п приблизительно 9412 кг/отоп. пер.
tр.к.сут.без.буф.емк. – работа котла за сутки без теплоаккумулятора в среднем за сезон отопления (при средней загрузке топки за сутки в сезон отопления≈ 3,5 р.), часы;
Дот.п ~ протяженность сезона отопления, сутки.
Сделав расчет теплоаккумулятора для отопления и иные вычисления, увидим, что уменьшение потребления древесины за отопительный сезон будет около 13630 килограмм.

За счет чего экономятся средства при наличи аккумулирующего бака

Буферная емкость для твердотопливного котла – это не только расходы на приобретения самого оборудования и его установку, а также на покупку датчиков, насоса, другое.

Тем не менее есть и признаки, которые покажут существенную экономию денег:

  • гарантия от перегрева котлов, которые совместно с монтажом и обвязкой стоят в несколько раз больше накопительных емкостей;
  • непрерывная экономия разных видов твердого топлива (не считая сохраненных киловатт), поскольку дает возможность сжигать его при наибольшем КПД;
  • соответственно истекает последнее – тление многих продуктов сгорания вредны для металла. Когда дымоход забит сажей – он пожароопасен, а стенки котлов, покрытые даже на несколько миллиметров сажи, снижают его теплосъем.
Выбор теплоаккумулятора

Приобретая данное оборудование, обращайте внимание на основные параметры:

  • давление в системах отопления;
  • объем бака теплоаккумулятора;
  • внешние параметры и масса бака;
  • оснащение дополнительными змеевиками;
  • возможность установки вспомогательных устройств.
Почему выбирают теплоаккумуляторы Бакилюкс
  • Компания «Bakilux» предлагает буферные емкости по наиболее демократическим ценам на рынке. В каталоге предлагаются надежные качественные модели, характеристики которых указывают на их добротность и длительный срок службы.
  • Бакилюкс предоставляет гарантийные обязательства на всю репрезентированную продукцию.
  • Политика ценообразования очень гибкая и поможет сберечь денежные средства, если приобрести товар компании. «Бакилюкс» – это удобно при большом ассортименте оборудования для любых потребностей.
  • Мы следим за мировыми тенденциями, поэтому в нашей продукции, наряду с технологиями проверенными временем, всегда присутствуют новейшие технические решения.
Подключение буферной емкости

Схема подключения буферной емкости существует не в единственном числе, однако необходимо четко соблюдать основные требования, которые присутствую в каждом из способов:

  • каждое из соединений обязано быть или в виде резьбы, или при помощи фланцев;
  • контрольные приборы устанавливаются на все входы и выходы;
  • непременно ставятся на входах фильтры для очистки;
  • монтаж манометров и предохранительного клапана;
  • требуется монтаж клапана воздухоотводчика.
Вследствие чего рекомендовано купить буферную емкость Бакилюкс?
  1. Экономически выгодно. Основная работа этих контуров отопления – это резервирование тепла и понижение всех затрат. Ценовая категория баков накопления ниже, в сравнении с большинством других производителей описываемого оборудования. При этом расчет буферной емкости твердотопливного котла в каждом случае индивидуален. Специалист компании Бакилюкс поможет в этом важном вопросе.
  2. КПД работы отопительного контура существенно увеличится. Установленный бак снимает избыток тепла и в дальнейшем отдает его в систему отопления.
  3. Ресурс отопительного оборудования продлевается на значительный период – котел защищен от закипания, упраздняются большие и частые скачки температуры от котла в систему отопления помещений.
  4. Теплоаккумуляторы Бакилюкс – одни из самых надежных на рынке Украины.

На вопрос «нужна ли буферная емкость» ответ в статье был дан. Аккумуляторы энергии играют важную роль в системах отопления. Подбираются они в соответствии с их назначением, потребностях систем и способа при отапливании помещений. Тепловые накопители зарекомендовали себя особенно хорошо с котлами на биотопливе, дровах, с тепловыми насосами и системами солнечного нагрева воды.

Буферная емкость. Варианты подбора и способы монтажа.

Теплота Харьков

Буферная ёмкость - это ёмкость с теплоносителем, которую принято называть еще аккумулирующей ёмкостью. Благодаря возможности накапливать (аккумулировать) тёпло, сохранять его и использовать по необходимости, буферная ёмкость отлично работает с многими видами котлов и систем отопления.

Буферная ёмкость - это ёмкость с теплоносителем, которую принято называть еще аккумулирующей ёмкостью. Благодаря возможности накапливать (аккумулировать) тёпло, сохранять его и использовать по необходимости, буферная ёмкость отлично работает с многими видами котлов и систем отопления. Прежде всего - это твердотопливный котел. В работе с твердотопливным котлом, буферная ёмкость выполняет три важные функции.

1. Аккумулирующий бак отлично сглаживает температурные колебания в контуре котла и системы отопления и даёт возможность "сброса" и накопления излишков тепла.

2. Позволяет увеличить время между топками твердотопливного котла для комфортного пользования.

3.

Позволяет подключать другие источники тепла (электрические, газовые котлы, тепловые насосы и гелиосистемы - солнечные панели) в единую накопительную базу и использование в системе отопления. 

Также, буферную ёмкость рационально использовать при отопления электрическим котлом при наличии многотарифного счётчика. В этом случае, работу котла можно настроить только в режиме работы ночью, по низкому тарифу, а днем использовать накопленные тепло из буферной ёмкости.

Стоит отметить, что при работе системы с буферной ёмкостью - теплонакопителем, мощность котла должна быть выше, чем необходимо просто для отопления. Например, если для отопления будет достаточно 20 кВт котла, то при работе с тепловыми аккумулятором можно купить котёл даже 30 - 40 кВт мощности и этот излишек даст возможность накопить тепло и использовать его пока котел выключен. 

Монтаж буферной ёмкости. 

Традиционно, буферная ёмкость устанавливается в разрыв между котлом и системой отопления.

Для реализации системы понадобится использование 2х независимых циркуляционных насосов - на систему отопления и на циркуляцию котлового контура. Насос системы отопления должен быть большей мощности (например 25/6), насос котлового контура - меньшей (например 25/4), все это нужно для корректной работы системы. Важно, чтобы теплоноситель не просто проходил через ёмкость, а смешивался внутри по направлению сверху вниз. Возможно, перед входом системы отопления в обратный контур буферной ёмкости, понадобится балансировочный вентиль для корректной настройки работы системы и осуществления теплонакопления. Термометры на входе и выходе обратки буферной ёмкости дадут понять, есть ли подмес горячей воды в нижней части аккумулирующей ёмкости, а термометры на различных уровнях дадут понимание о количестве запасенного тепла. Правильное смешение внутри бака обязательно нужно настроить с помощью насосов и их скоростей или балансировать с помощью вентиля, если это не удалось сделать насосами. 

Подбор объёма буферной ёмкости.  

К подбору аккумулирующего бака нужно подходить анализируя два понятия - мощность котла и площадь отопления. Методик достаточно много, но мы советуем практический вариант, который опробован неоднократно в действующих системах отопления. 

На площадь дома 200 м.кв. обычно подходит ёмкость 1000 литров. При этом 1 кВт котла рассчитывается на 40-50 литров теплоносителя. Такой расчёт буферного бака позволит комфортно его использовать для теплонакопления с наружной температурой до - 20. 

Важно знать! 

Конструкцию буферной ёмкости можно дооснастить:
  • Встроенным теплообменником или баком для горячей воды для душа или умывальника. 

  • Встроенным теплообменником для гелиосистемы (системы нагрева от солнца). 

  • Утеплителем, для сохранности тепла в теплоаккумуляторе и работе его как термос. 

Для выбора необходимого объема буферной емкости следует обратится к профессионалам.

Менеджеры магазина Теплота всегда помогут с выбором и покупкой теплового аккумулятора от ведущих европейских и украинских фирм - производителей, предложив лучшее решение в соотношении цена - качество. 

Рекомендуємо ознайомитись з розділами

Буферна ємність (акумулюючий бак)

Фотогалерея

Емкость буфера | OSU Chemistry REEL Program

Буферная емкость

Буферная емкость количественно определяет способность раствора противостоять изменениям pH за счет поглощения или десорбции ионов H+ и OH-. Когда в буферную систему добавляют кислоту или основание, влияние на изменение pH может быть большим или малым, в зависимости как от начального pH, так и от способности буфера противостоять изменению pH. Буферная емкость (β) определяется как количество молей кислоты или основания, необходимое для изменения pH раствора на 1, деленное на изменение pH и объем буфера в литрах; это безразмерное число. Буфер устойчив к изменениям pH из-за добавления кислоты или основания при потреблении буфера. Пока буфер не прореагировал полностью, рН резко не изменится. Изменение pH будет увеличиваться (или уменьшаться) более резко по мере истощения буфера: он становится менее устойчивым к изменениям.

Расчет буферной емкости
Буферная емкость определяется с помощью титрования – метода, при котором известный объем и концентрация основания или кислоты добавляются к аналиту неизвестной концентрации (рис. 2). В анализе, проведенном классом Chemistry 221, регистратор данных PASCO Xplorer GLX с pH-электродом использовался для отслеживания изменения pH. При определении буферной емкости с помощью эксперимента по титрованию плоская область кривой титрования перед точкой эквивалентности является областью буфера (рис. 3). За пределами буферной области pH резко меняется вблизи точки эквивалентности. В лабораторных условиях буферный раствор можно создать, смешав слабую кислоту с сопряженным с ней основанием. Ионы, естественным образом присутствующие в реках, являются буферными компонентами, которые позволяют pH воды оставаться стабильным с течением времени. Буферная способность речной воды очень важна, что обычно требует узких диапазонов рН, которые имеют решающее значение для выживания большинства организмов. Если буферная емкость речной воды слишком мала или pH воды выходит за пределы ее буферного диапазона, это может быть смертельным для речной экосистемы. По словам Ван Воорена, буферную емкость можно использовать при анализе проб воды для определения качества воды (2001).

Резюме
Буферная емкость является количественной мерой устойчивости к изменению pH при добавлении ионов H+ или OH-. Для речной воды важно поддерживать стабильный pH, чтобы сохранить местные экосистемы и поддерживать процветание Колумба.
Ссылки:
Harris, Daniel C. Количественный химический анализ. (7 изд.). WH Freeman and Company. 2007.

Харрис, Джастин. Подготовка буферов и измерение буферной емкости. Кармен Вики. Университет штата Огайо. 18.11.11. Получено с вложения/26518655/Buffer+Lab.pdf?version=1&modificationDate=1301198124224>.

Воорен, Л. Ван, Стин, Л.М. Ван Де, Оттой, Ж.-П., и Ванроллегем, П.А. (2001). Модель автоматической буферной емкости     Строительство для целей мониторинга качества воды. 18.11.11. Получено с     .

Йонг, Р. Н., Варкентин, Б. П., Фадунгчевит, Ю., и Гальвез, Р. (1990, 24 сентября). Буферная емкость и удержание свинца в глиняных материалах. 18.11.11. Получено с сайта .

Содержание этого раздела создано Паркером Брамфилдом, Амелией Хестон, Мейкой Трэвис и Ребеккой Хейс; Кристофер Лопес, Джон Ратерман и Эммануэль О,

Буферная емкость: определение и расчет

Знаете ли вы, что наша плазма крови содержит растворы, называемые буферами ? Их работа заключается в поддержании pH крови как можно ближе к 7,4! Буферы имеют решающее значение, потому что любые изменения рН крови могут привести к смерти! Буферы характеризуются их буфер диапазон и емкость буфера ! Интересно узнать, что это значит? Продолжайте читать, чтобы узнать!

  • Сначала мы рассмотрим определения диапазона и емкости буфера.
  • Затем мы научимся определять емкость буфера.
  • После этого мы рассмотрим уравнение и расчет буферной емкости.
  • Наконец, мы рассмотрим несколько примеров, связанных с емкостью буфера.

Определение буферной емкости

Давайте начнем с определения того, что такое буферы . Буферы представляют собой растворы, которые могут противостоять изменениям pH при добавлении к ним небольших количеств кислот или оснований. Буферные растворы получают либо путем сочетания слабой кислоты и сопряженного с ней основания, либо слабого основания и сопряженной с ним кислоты.

Согласно определению кислот и оснований Бренстеда-Лоури, кислоты являются веществами, которые могут отдавать протон, тогда как основания являются веществами, которые могут принимать протон.

  • Конъюгированная кислота представляет собой основание, получившее протон, а сопряженное основание представляет собой кислоту, потерявшую протон.

Буферы можно охарактеризовать диапазоном и емкостью буфера.

Диапазон буфера — это диапазон pH, в котором буфер действует эффективно.

При одинаковой концентрации компонентов буфера pH будет равен pK a . Это очень полезно, потому что, когда химикам нужен буфер, они могут выбрать буфер, который имеет кислотную форму с pK и близко к желаемому pH. Обычно буферы имеют полезный диапазон pH = pK a ± 1, но чем он ближе к pKa слабой кислоты, тем лучше!

Предсказание pH буфера, Айседора Сантос - StudySmarter Original.

Не знаете, что это значит? Ознакомьтесь с « pH и pKa » и « Буферы »!

Чтобы рассчитать pH буфера, мы можем использовать уравнение Хендерсона-Хассельбальха .

Где,

  • pK a отрицательный логарифм константы равновесия K a
  • [A - ] концентрация сопряженного основания
  • [HA] концентрация слабой кислоты
  • Давайте

на примере!

Каков pH буферного раствора, содержащего 0,080 М CH 3 COONa и 0,10 М CH 3 COOH? (K a = 1,76 x 10 -5 )

Вопрос дает концентрацию слабой кислоты (0,10 М), концентрацию сопряженного основания (0,080 М) и K a слабой кислоты, которую мы можем использовать, чтобы найти pK a.

Теперь, когда у нас есть все необходимое, нам просто нужно подставить значения в уравнение Хендерсона-Хассельбаха!

Версия Хендерсона-Хассельбалха для слабых базовых буферов. Однако в этом объяснении мы будем говорить только о буферных растворах, приготовленных из слабой кислоты и сопряженного с ней основания.

Теперь предположим, что у нас есть 1-литровый буферный раствор с pH 6. К этому раствору вы решили добавить HCl. Когда вы впервые добавляете несколько молей HCl, pH может не изменяться до тех пор, пока он не достигнет точки, при которой pH раствора изменится на 9.0148 одна единица, от pH 6 до pH 7. Способность буфера поддерживать постоянный pH после добавления сильной кислоты или основания известна как буферная емкость .

Буферная емкость - количество молей кислоты или основания, которое необходимо добавить к одному литру буферного раствора, чтобы понизить или повысить рН на одну единицу.

Буферная емкость зависит от количества кислоты и основания, использованных для приготовления буфера. Например, если у вас есть 1 л буферного раствора, состоящего из 1 M CH 3 COOH/1 M CH 3 COONa и 1 л буферного раствора, который содержит 0,1 M CH 3 COOH/0,1 M CH 3 COONa, хотя они оба будут иметь одинаковый pH, первый буферный раствор будет иметь большую буферную емкость, потому что в нем больше CH 3 COOH и CH 3 COO -.

  • Чем ближе концентрация двух компонентов, тем выше буферная емкость.

  • Чем больше разница в концентрации двух компонентов, тем больше изменение pH при добавлении сильной кислоты или основания.

Какой из следующих буферов имеет большую емкость? 0,10 М Трис-буфера против 0,010 М Трис-буфера.

Мы узнали, что чем выше концентрация, тем больше буферная емкость! Таким образом, 0,10 М трис-буфер будет иметь большую буферную емкость

Буферная емкость также зависит от рН буфера. Буферные растворы с рН равным значению pKa кислоты (pH = pKa) будут обладать наибольшей буферной емкостью (т.е. буферная емкость является самой высокой, когда [HA] = [A - ])

Концентрированный буфер может нейтрализовать большее количество добавленной кислоты или основания, чем разбавленный буфер!

Определение буферной емкости

Теперь мы знаем, что буферная емкость раствора зависит от концентрации сопряженных кислотных и сопряженных основных компонентов раствора, а также от pH буфера.

Кислотный буфер будет иметь максимальную буферную емкость когда:

  1. Концентрации ГК и А - большие.

  2. [HA] = [A - ]

  3. pH равен (или очень близок) к pK a используемой слабой кислоты (HA). Эффективный диапазон pH = pK a ± 1.

Решим задачу!

Какой из следующих буферов имеет самый высокий pH? Какой буфер имеет наибольшую буферную емкость?

HA/A-буферы, Айседора Сантос - StudySmarter Originals.

Здесь у нас есть четыре буфера, каждый из которых содержит различную концентрацию слабой кислоты и сопряженного основания. Зеленые точки — сопряженное основание (A - ), а зеленые точки с прикрепленной к ним фиолетовой точкой - это слабая кислота (ГК). Под каждым рисунком указано отношение сопряженного основания к слабой кислоте, или [A - ]:[HA], присутствующее в каждом буферном растворе.

Буфер с самым высоким pH будет содержать наибольшее количество A - по сравнению с HA. В этом случае это будет буфер 4 , так как он имеет отношение 4 [A - ] к 2 [HA].

Буфер с наибольшей буферной емкостью будет с наибольшей концентрацией компонентов буфера и [A - ] = [HA]. Итак, ответ будет буфер 3 .

Уравнение емкости буфера

Мы можем использовать следующее уравнение для расчета емкости буфера β.

где,

  • Δn = количество (в молях) добавленной кислоты или основания к буферному раствору.
  • ΔpH = изменение pH, вызванное добавлением кислоты или основания (конечный pH - начальный pH)0004 Уравнение Слайка. Это уравнение связывает буферную емкость с концентрацией кислоты и ее соли.

    где,

    • C — концентрация буфера. C total = C кислота + C соединение основание

    • [H 3 O + ] представляет собой концентрацию ионов водорода в буфере.

    • K a – кислотная константа.

    Для вашего экзамена вам не будет предложено рассчитать емкость буфера с помощью этих уравнений. Но, вы должны быть знакомы с ними.

    Расчет буферной емкости

    Теперь предположим, что нам дана кривая титрования. Как мы можем найти буферную емкость на основе кривой титрования? Буферная емкость будет максимальной, когда pH = pK a , что происходит в точке полуэквивалентности.

    См. " Кислотно-основное титрование ", если вам нужен обзор кривых титрования.

    В качестве примера рассмотрим кривую титрования 100 мл 0,100 М уксусной кислоты, оттитрованной 0,100 М NaOH. В точке полуэквивалентности буферная емкость (β) будет иметь максимальное значение.

    Примеры буферной емкости

    Бикарбонатная буферная система играет важную роль в нашем организме. Он отвечает за поддержание рН крови около 7,4. Эта буферная система имеет pK 6,1, что дает ей хорошую буферную способность.

    При повышении рН крови возникает алкалоз, приводящий к легочной эмболии и печеночной недостаточности. Если рН крови снижается, это может привести к метаболическому ацидозу.

    Буферная емкость — основные выводы