Буферная емкость формула расчета: Расчет буферной емкости

Содержание

Расчет буферной емкости

Что такое буферная емкость системы отопления?

По сути, буферные емкости для отопления представляют собой большой термос – металлический бидон с утепленными стенками. В системе отопления буферная емкость располагается между нагревательным прибором и тепловым контуром, и нагретая вода поступает первоначально в нее, а из нее – дальше в коллекторы, радиаторы и теплые полы.

Зачем нужна такая «прослойка»? Все дело в режиме работы нагревательных устройств (котлов). Вода в них нагревается путем сжигания топлива. Есть типы котлов, где топливо может подаваться и сжигаться равномерно (например, газовые котлы, котлы на пеллетах, снабженные бункером и шнеком для подачи). А есть котлы, где это невозможно теоретически (например, котлы на твердом топливе), либо котлы, где постоянное сгорание приводит к снижению КПД котла и повышенному износу топки (газогенераторные котлы), либо где постоянный нагрев стоит очень дорого (электрические котлы). Возьмем твердотопливные котлы. Они дешевы в установке и обслуживании, но у них есть одна проблема: если не подкладывать регулярно топливо, вода в отопительном контуре может быстро остыть. Что делать? Бегать и днем и ночью «подкинуть дровишек», или мерзнуть? Вот здесь и выручит буферная емкость. Нагретая вода поступает в нее, и постепенно расходуется на отопление. Применение буферной емкости в несколько раз увеличивает интервалы между топками котла и, соответственно, во столько же снижает расход топлива.

В случае с электрическим котлом буферную емкость полезно ставить чисто по экономическим соображениям. Известно, что электрокотел потребляет много электричества. Существуют дневной и ночной тарифы на потребленную электроэнергию, которые отличаются друг от друга в разы. Установка буферной емкости позволяет рассчитать режим работы котла так, чтобы он грел только в ночное время.

Европейский опыт применения буферных емкостей доказал его экономическую целесообразность. Кроме того, буферная емкость служит целям безопасности, снижая риск перегрева теплоносителя. Единственный минус буферной емкости – ее большой объем. Для установки системы отопления с применением буферной емкости необходимо помещение размером от 5 кв.м. Емкости большого объема нужно монтировать, разбирая крышу, либо сваривать прямо на месте (они просто не пройдут в двери).

Как рассчитывается объем буферной емкости

Как рассчитать буферную емкость, чтобы достичь желаемого уровня комфорта и при этом не делать огромные баки? Вообще, расчет буферной емкости при устройстве новой системы отопления – дело довольно сложное. Лучше, если это будет делать специалист теплотехник. Сначала на основании информации о площади дома, высоте потолков, материалов стен и перекрытий, рассчитываются теплопотери дома при определенной температуре наружного воздуха (обычно она выражается в «кВт в час»). Затем при помощи специальной формулы рассчитывается количество необходимого теплоносителя (воды), которая должна проходить по системе отопления за час для покрытия теплопотерь при максимально низкой температуре (например, при -25С). Это количество умножается на желаемое время между топками котла, и получается объем буферной емкости.

Гораздо проще производить расчет буферной емкости, если система отопления уже существует. В этом случае количество воды в системе и время между топками уже известно. Стоит только умножить существующий объем теплоносителя на желаемое время увеличения промежутков между топками, и вы получите нужный объем бачка. На практике известно, что при мощности котла 25-32 кВт и дома в 100-150 кв.м. буферной емкости в 1000л достаточно для топки 1 раз в сутки.

Буферная емкость

Способность буферных систем противодействовать резкому изменению рН при добавлении к ним сильной кислоты или основания является ограниченной. Буферная смесь поддерживает рН постоянным только при условии, что количество вносимых в раствор сильной кислоты или щелочи не превышает определенной величины. В противном случае наблюдается резкое изменение рН, т.е. буферное действие раствора прекращается.

Это связано с тем, что в результате протекающей реакции изменяется соотношение молярных концентраций компонентов буферной системы: Скислоты/Ссолиили Соснования/Ссоли.

При этом концентрация компонента, реагирующего с добавленной кислотой или щелочью, уменьшается, а концентрация второго компонента возрастает, т.к. он дополнительно образуется в ходе реакции.

Количественно буферное действие раствора характеризуется с помощью буферной емкости (В). При этом различают буферную емкость по кислоте (Вк.) и буферную емкость по основанию или щелочи (Во.).

Буферной емкостью по кислотеявляется то количество химического эквивалента сильной кислоты, которое нужно добавить к 1 литру (1 дм3) буферной системы, чтобы уменьшить её рН на единицу. Ее можно рассчитать по следующей формуле:

где n(1/z HA) – число молей химического эквивалента сильной кислоты, добавленное к 1 литру буферной системы;рН

1 – водородный показатель системы до добавления сильной кислоты;рН2 – водородный показатель системы после добавления сильной кислоты.

В более общем случае (если брать не 1 литр буферной системы, а любой другой ее объем, выраженный в литрах или дм3) формула для подсчета буферной емкости будет иметь следующий вид:

где С(1/z НА) – молярная концентрация химического эквивалента сильной кислоты в добавляемом растворе; V(НА) – объем (л) добавленного раствора сильной кислоты; V(буферной системы) – объем буферного раствора, к которому добавляют раствор кислоты.

Соответственно буферной емкостью по основаниюявляется то количество химического эквивалента сильного основания (щелочи), которое нужно добавить к 1 литру (1 дм3) буферной системы, чтобы вызвать увеличение ее рН на единицу:

где n(1/z В) – число молей химического эквивалента основания, которое добавили к 1 литру буферного раствора; рН1 – водородный показатель раствора до добавления основания; рН2 – водородный показатель раствора после добавления основания.

В более общем случае (если брать не 1 литр буферной системы, а любой другой ее объем) формула для подсчета буферной емкости по основанию примет следующий вид:

где С(1/z В) – молярная концентрация химического эквивалента основания в добавляемом растворе; V(В) – объем (л) добавленного раствора сильного основания; V(буферной системы) – объем буферного раствора (л), к которому добавляют раствор сильного основания.

Величина буферной емкости зависит от концентраций компонентов буферной системы и от их соотношения.

Чем более концентрированным является буферный раствор, тем выше его буферная емкость, т.к. в этом случае добавление небольших количеств сильной кислоты или щелочи не вызовет существенного изменения концентраций его компонентов, а значит и их соотношения.

Из буферных растворов с одинаковым суммарным содержанием химического количества их компонентов наибольшей емкостью будут обладать те, которые составлены из равного числа молей слабой кислоты и её соли или слабого основания и его соли (рис. 35). В таких растворах молярные концентрации компонентов будут одинаковые, а значит соотношение Скислоты/Ссоли= 1 и Соснования/ Ссоли.= 1.

Рис. 35 Изменение буферной емкости (1) и изменение рН кислотной буферной системы при добавлении к ней определенного количества сильной кислоты (2) в зависимости от содержания её компонентов

Данные растворы будут иметь примерно одинаковые значения буферной емкости как по кислоте, так и по основанию.

Если же соотношение концентраций компонентов буферной системы не равно 1, то значения ее буферной емкости по основанию и кислоте будут отличаться друг от друга (причем тем существеннее, чем в большей степени соотношение Скислоты/Ссолии Соснования/Ссолиотклоняется от единицы).

Например, если в кислотной буферной системе солевой компоненты содержится больше чем слабой кислоты, то ее буферная емкость по кислоте будет выше чем по основанию, т. е. В

к.> Во.

Соответственно буферная емкость по кислоте для основной буферной системы будет больше чем по основанию в том случае, если содержание солевой компоненты в этом случае будет меньше чем слабого основания.

Таким образом можно сделать вывод, что в данных случаях буферная емкость выше по тому веществу, которое реагирует с избыточным компонентом буферного раствора.

Если буферная система не обладает достаточной буферной емкостью, то ее можно повысить, увеличив концентрацию обоих компонентов в необходимое количество раз.

Что такое буферная емкость? Правильный расчет буферной емкости.

Расчет будем проводить на примере оборудования тороговой марки Buderus.

Для домов, где нет возможности или дорого подключить газ, Buderus предлагает решение с твердотопливным котлом и буферной емкостью. Твердотопливные котлы Buderus в комбинации с буферной емкостью обеспечат наилучший комфорт в доме и сократят Ваши расходы на отопление в 3-4 раза.

С помощью буферного бака-накопителя достигается наилучший эксплуатационный режим теплоснабжения, особенно если применяется интеллектуальный регулятор для системы отопления.

Тепло, не используемое в какой-либо конкретный момент времени для отопления, переходит на промежуточное хранение в буферную емкость и оттуда по мере необходимости дозировано подается в систему отопления. После сгорания загруженного топлива отдача тепла осуществляется исключительно из буферного бака.

Система теплоснабжения Buderus: твердотопливный котел + буферная емкость:

  • обеспечит наилучший комфорт с возможностью полностью автоматизированной эксплуатации системы отопления;
  • сократит количество загрузок топлива до 1-2 раз в сутки;
  • сократит расход топлива за отопительный период в 3-4 раза;
  • сократит расходы на отопление за отопительный период в 3-4 раза;
  • позволит обслуживать котел в удобное время суток.

Схема альтернативного независимого теплоснабжения Buderus: твердотопливный котел + буферная емкость + система регулирования Logamatic.

Методы расчета, обеспечивающие профессиональный подбор буферного накопителя

Статический метод – определение объема буферной емкости по количеству топлива, загружаемому в котел.

Этот метод определения объема бака-накопителя основан на энергетическом балансе количества выделяемой и потребляемой энергии. Т. е. буферная емкость должна забрать всю полезную энергию топлива, производимую твердотопливным котлом с полностью загруженной топкой (когда тепло не отбирается отопительной системой). После пересчета единиц измерения, подстановки приблизительных значений плотности и удельной теплоемкости и применения опытных значений получена формула для расчета объема буферного бака:

Расчетные величины:


Vб.б. – объем буферного бака, в литрах;
QK – номинальная мощность котла, в кВт;
tв – номинальное время выгорания топлива, в часах.

Динамический метод – определение объема буферной емкости по потребности в тепле и температурному режиму системы отопления.

В течение большей части отопительного периода требуется лишь минимальная доля номинальной потребности в тепле. Для наиболее часто встречающегося рабочего режима (при средней температуре наружного воздуха за отопительный период) выбирается оптимальный режим работы отопительной установки.

Альтернативный способ расчета буферной емкости – по заданному пользователем максимальному (предусмотренному) количеству времени работы отопительного котла в сутки.

Расчетные величины:

Vб.б. – объём буферного бака, в литрах;
Qn– расчетная отопительная нагрузка, в кВт;
QК

– номинальная мощность котла, в кВт;
tр.к. – максимальное (предусмотренное) время работы котла в сутки, в часах;
tR – расчетная температура в обратном трубопроводе, в °С.

Сколько позволит сэкономить буферная емкость?

Для примера рассчитаем сколько нужно дерева, для того чтобы обеспечить теплом дом площадью 250 м2 при условии, если он будет отапливаться твердотопливным котлом без буферной емкости и с буферной емкостью.

Данные для расчета:

–   Стальной твердотопливный котел Buderus Logano S111 -2-32 D;

–   Номинальная теплопроизводительность котла: Qкотла = 28 кВт;

–   Расчетная отопительная нагрузка: QN = 25 кВт;

–   Коэффициент полезного действия: nср

= 78%;

–   Используемое топливо: дерево с теплотворной способностью Q HP = 4,1 кВт*ч/кг и влажностью d = 20%;

–   Продолжительность горения одной загрузки топлива при номинальной мощности: tr≈4ч;

Расчет:

1. Объем буферного бака-накопителя:

2. Из формулы (3) определяем время работы котла в сутки с буферной емкостью в среднем за отопительный период:

3. Количество ежедневных загрузок топки котла с буферной емкостью в среднем за отопительный период:

4. Расход топлива (дерева) в час:

5. Расход топлива (дерева) за отопительный период:

tр.к. сут. без буф. емк. – время работы котла в сутки без буферной емкости в среднем за отопительный период (при среднем количестве загрузок топки котла в сутки за отопительный период ≈ 3,5 раза), час;

Дот.п ~ длительность отопительного периода, сутки.

Сокращение расхода дерева за отопительный период составит ≈ 13630 кг.

Срок окупаемости буферной емкости PS 1500 л с теплоизоляцией (ближайшей по объему по отношению к расчетному значению) в зависимости от стоимости дерева составит от 2 до 5 лет.

При применении интеллектуальных систем регулирования Buderus Logamatic 4121/4323 для распределения накопленного тепла из буферной емкости достигается сокращение расхода топлива за отопительный период в 3-4 раза!

Буферная емкость – как правильно подобрать

В данной статье Вы узнаете, на какие важные критерии стоит обратить внимание при выборе буферной емкости.

Использование буферной емкости дает возможность значительно оптимизировать процесс обогрева дома отопительным котлом.

Дело в том, что теплоаккумулятор выполняет роль сохранителя лишнего тепла, которое вырабатывается отопительным агрегатом, это позволяет экономить на самом обогреве и минимизировать количество подходов к котлу.

Давайте узнаем, как правильно подобрать данное оборудование. А также определим его принцип работы и выделим лучшего на наш взгляд производителя теплоаккумуляторов.

Принцип работы

Буферная емкость представляет собой металлический бак с хорошей теплоизоляцией, который имеет патрубки для подключения теплоносителя. Более дорогие устройства обладают также одним или двумя теплообменниками, которые могут использоваться для подключения второго источника тепла или приготовления ГВС.

Подключенная к твердотопливному котлу буферная емкость значительно увеличивает КПД, так как лучшая эффективность ТТ агрегата достигается при его максимальной нагрузке. Важно будет также отметить ночную эксплуатацию теплоаккумулятора, который будет отдавать свое тепло в ночное время, что позволит не подбрасывать топливо в топку каждые 4-6 часов.

Как подобрать буферную емкость

Главным критерием при выборе теплоаккумулятора является его объем, который определяется с помощью специального расчета. Основополагающими факторами выступают:

  • Нагрузка на систему отопления дома.

  • Мощность отопительного котла.

  • Время работы без источника тепла.

Стоит помнить, что мощность твердотопливного котла должна иметь определенный запас, так как отопительный агрегат используется на обогрев дома и нагрев теплоаккумулятора.

При приблизительном расчете применяется простая формула, где на 1 кВт тепловой мощности понадобится теплоаккумулятор объемом 25 литров.

Также необходимо учесть, нужна буферная емкость с теплообменником или без. Если планируется использовать бойлер косвенного нагрева или другой ИТ, то нужно обязательно присмотреться к варианту с теплообменником, причем желательно из нержавеющей стали.

Буферные емкости Теплобак

Представляем наилучшие на наш взгляд буферные емкости «Теплобак». Данный производитель является единственным предприятием в Украине, получившего сертификацию в ЕС.

Преимущества теплоаккумуляторов Теплобак:

  • Большая толщина стали – от 3 мм.

  • Высокоэффективная теплоизоляция C класса.

  • Кожух, выполненный из ABS-пластика, который обеспечивает надежную защиту и прекрасный внешний вид.

  • Нагрев воды слоями за счет специального направления водяных потоков.


Где купить буферную емкость в Москве

Интернет-магазин «Прогреем.рф» предлагает купить теплоаккумуляторы бренда Теплобак по доступной цене. Осуществляем доставку по Москве и регионам Российской Федерации.

Обращайтесь! Наши специалисты готовы ответить на все Ваши вопросы и предложить самые выгодные товарные позиции.


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 раствора | Химик.ПРО – решение задач по химии бесплатно

Рассчитайте буферную емкость раствора, содержащего по 1 моль  муравьиной кислоты (KД (HCOOH) = 1,77 ⋅ 10-4) и формиата натрия (HCOONa) в 1 литре раствора, по отношению к соляной кислоте (HCl) и гидроксида натрия (NaOH).


Решение задачи

Буферная емкость раствора характеризует способность буферного раствора поддерживать постоянное значение pH при добавлении кислоты или щелочи.

Буферную емкость раствора выражают количеством кислоты или щелочи, которое необходимо добавить к 1 л буферного раствора, чтобы понизить или повысить pH раствора на единицу.  Добавление к буферному раствору кислоты понижает, а добавление щелочи увеличивает pH раствора.

Буферная емкость раствора тем больше, чем выше концентрация компонентов:

 

В данном случае получаем:

С H+ = 1,77 ⋅ 10-4⋅ 1 /1 = 1,77 ⋅ 10-4 (моль/л).

Вычислим водородный показатель буферного раствора по формуле:

Водородный показатель (pH) раствора численно равен отрицательному десятичному логарифму концентрации ионов водорода в этом растворе.

Получаем:

pH (буф. р-ра) = -lg 1,77 ⋅ 10-4= 3,75.

Обозначим буферную емкость раствора по отношению к соляной кислоте (HCl) через х моль. Тогда при добавлении х моль соляной кислоты (HCl) к 1 л раствора

концентрация муравьиной кислоты (HCOOH) увеличится до (1 + х) моль/л, а концентрация формиата натрия (HCOONa) уменьшится до (1 — х) моль/л.

При добавлении соляной кислоты (HCl) в количестве, равном буферной емкости раствора, pH раствора понизится на единицу, то есть будет равным 2,75.

В этом случае:

С H+ = 1,78 ⋅ 10-3 (моль/л)

1 – х = 0,1 (1 + х)

х = 0,818.

Таким образом, буферная емкость раствора по отношению к соляной кислоте (HCl) равна 0,818 моль/л.

Обозначим буферную емкость раствора по отношению к гидроксиду натрия (NaOH) через у моль. При добавлении у моль гидроксида натрия (NaOH) к 1 л раствора

концентрация соли (1 + у) моль/л; концентрация муравьиной кислоты (HCOOH) – (1 — у) моль/л.

При добавлении гидроксида натрия (NaOH)  в количестве, равном буферной емкости раствора по отношению к NaOH, pH раствора увеличится на единицу и будет равным 4,75.

В этом случае:

С H+ = 1,78 ⋅ 10-5 (моль/л)

 

0,1 (1 + у) = 1 – у

у = 0,818.

Буферную емкость раствора по отношению к гидроксиду натрия (NaOH) также равна 0,818 моль/л.

Ответ:

буферную емкость раствора по отношению к соляной кислоте равна 0,818 моль/л;

буферную емкость раствора по отношению к гидроксиду натрия равна 0,818 моль/л.

Методическое указание для студентов — TDMUV

Методическое  указание для студентов

(медицинский факультет)

 

ЗАНЯТИЕ № 4 (практическое – 6 час.)

 

Темы:

1. Кислотно-основное равновесие в организме. Водородный показатель биологических жидкостей. Буферные системы, классификация и механизм действия.

2. Определение рН раствора колориметрическим методом.

3. Определение буферной емкости.

 

Цель: Уметь: готовить буферные растворы; рассчитать и определить рН (колориметрическим методом) и буферную емкость этих растворов.

 

Профессиональная ориентация студентов: Контроль над уровнем кислотности жидкостей играет значительную роль для диагностики патологических изменений в организме. В процессе жизнедеятельности организма образуется значительное количество кислых продуктов (за сутки это эквивалентно 10 л 0,1 н НС1).  Постоянство рН крови является одной из характерных особенностей внутренней среды организма. Сохранение стойкости реакции среды организма (рН = 7,36) обеспечивается наличием буферных систем крови. Также благодаря своей способности поддерживать постоянным значение рН буферные растворы широко используют при проведении ряда медико-химических и санитарно-гигиенических исследований.

 

Методика выполнения практической работы. (900-1200)

І. Кислотно-основное равновесие в организме. Водородный показатель биологических жидкостей. Буферные системы, классификация и механизм действия.

Работа 1. Приготовить буферный раствор.

Найти объемы растворов компонентов для приготовления 20 мл ацетатного буфера. Пользуясь формулой для вычисления рН кислотных буферных растворов найти значение его рН (рКСН3СООН = 4,73). Измерить рН полученного раствора с помощью универсальной индикаторной бумаги.

Работа 2.  Изучить влияние сильных кислот и щелочей и разведения на рН буферного раствора.

Буферный раствор (в объеме 20 мл) полученный в предыдущем опыте исследовать за нижеследующей схемой:

Растворы

№ пробирки

1

2

3

4

Буферный раствор, мл

5

5

5

1

0,1н раствор НС, мл

–

0,5

–

–

0,1 н раствор NаОН, мл

–

–

0,5

–

Вода

–

–

–

4

Универсальная индикаторная бумага

1

1

1

1

Значение рН

 

 

 

 

 

ІІ. Определение рН раствора колориметрическим методом.

Работа 3. Приготовить ацетатный буферный раствор за заданным соотношением компонентов.

Рассчитать объемы и соотношения уксусной кислоты и ацетата натрия, необходимые для приготовления заданного объема буферного раствора. Слить высчитанные количества в пробирку. Пользуясь уравнением, найти теоретическое значение рН изготовленного раствора.

 

Работа 4.  Измерить рН полученного буферного раствора колориметрическим методом.

Определение рН колориметрическим методом проводят в два этапа: сначала определяют приблизительное значение рН изготовленного буферного раствора  универсальной индикаторной бумагой. Записать полученное значение рН.

После этого приступают к точному определению рН изготовленного раствора. Имея рН раствора, приблизительно определенное универсальным индикатором, и, пользуясь таблицей интервалов рН изменения цвета индикаторов,  выбирают индикатор для точного измерения рН безбуферним методом. Измеренное приблизительное значение рН должно быть посредине интервала рН изменения цвета выбранного индикатора. Так, например, если измерено приблизительное значение рН раствора ровное 5, то выбрать следует метиловый красный, поскольку рН 5 находится посредине интервала рН изменения цвета метилового красного (4,2-6,2). После этого готовят цветную шкалу. В 18 абсолютно одинаковых пробирок налить по 10 мл дистиллированной воды, разместить их в 2 ряда и пронумеровать карандашом для стекла. В пробирки первого ряда прибавить по 1 капли раствора НС1 (0,05 моль/л), в пробирки второго ряда – по 1 капли NаОН (0,05 моль/л). К полученным растворам прибавить индикатор согласно схемы.

 

 

Число капель

Пробирки с кислотой

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Пробирки с щелочью

9

8

7

6

5

4

3

2

1

После этого содержание пробирок хорошо перемешать. Отмерять пипеткой 10 мл изготовленного буферного раствора и перенести его в пробирку такого же размера, что в шкале. К раствору прибавить 10 капель индикатора и поместить в среднее гнездо компоратора. В другую пробирку (такого же размера) налить 10 мл воды и поместить во второе среднее гнездо компоратора. В правые и левые гнезда компоратора поместить пробирки из цветной шкалы и сравнить цвет контрольного раствора (посредине компоратора) с расцветкой шкалы. Когда цвет совпадает с какой-то пробой из шкалы  или находится посредине шкалы,  то зная количество капель индикатора в пробирке с кислотой и щелочью и рКинд., рассчитывают точное значение рН контрольного раствора за формулой:

Если расцветка исследуемого раствора является промежуточной между расцветками двух смежных растворов шкалы, то высчитывают значение рН для двух смежных проб и выбирают среднее значение. Сравнить рассчитанное теоретически значение рН раствора с определенным экспериментально. (точность колориметрического метода составляет приблизительно 0,1 рН).

 

ІІІ.  Определение буферной емкости.

Работа 5. Определить буферную емкость буферного раствора.

В две колбы для титрования  поместить по 10 мл ацетатного буферного раствора с рНо=4,25. Потом в одну из колб прибавить 1 каплю индикатора метилового оранжевого и титровать из бюретки раствором соляной кислоты (С = 0,1 М) до красного цвета (рН1=3). Определить объем израсходованной кислоты. Зная объем кислоты и ее концентрацию и изменение рН при титровании, рассчитать буферную емкость по кислоте за формулой:

          (1)

Во вторую колбу  прибавить 4 капли метилового красного и титровать из  бюретки 0,1 М раствором NаОН до появления оранжевого цвета (рН2 =5). Определить объем щелочи, который израсходовался на титрование  Рассчитать буферную емкость раствора по щелочи,  используя формулу 1.

Работа 6.  Определить буферную емкость сыворотки крови.

В две колбы для титрования внести пипеткой по 5 мл сыворотки крови (рНо = 7,4). Потом в одну из колб прибавить 1 каплю индикатора метилового оранжевого и титровать из бюретки 0,1 мол раствором НС1 к появлению оранжевой окраски (рН1=4). По бюретке отмерять объем израсходованной кислоты и, зная ее концентрацию, рассчитать буферную емкость сыворотки крови за кислотой.

Во вторую колбу прибавить 3 капли фенолфталеина и титровать с бюретки 0,1 мол раствором NаОН к появлению малиновой окраски (рН2=9). Отмерять по бюретке объем потраченной щелочи и, зная его концентрацию, рассчитать буферную емкость сыворотки крови за щелочью.

Работа 7.  Определить буферную емкость водопроводной воды.

В две колбы для титрования внести по 5 мл водопроводной воды (рН0=7,4). В первую колбу прибавить 1 каплю метилового оранжевого и титровать 0,1 мол раствором НС1 к появлению розового цвета (рН1=4). Рассчитать буферную емкость за кислотой аналогично как и для сыворотки крови.

Во вторую колбу прибавить 3 капли фенолфталеина и осторожно по 1 капли титровать пробу 0,1 мол раствором NаОН к появлению малинового цвета (рН2=9). Высчитать буферную емкость воды за щелочью. Поскольку сыворотка и вода имеют почти одинаковое значение рН, то сравните величины буферной емкости этих двух жидкостей и сделайте соответствующий вывод. Почему, по вашему мнению, буферная емкость воды мизерная в сравнении с сывороткой крови.

Получены результаты работ 5, 6,7 занести в таблицу:

 

Название раствора

Потрачено на титрование, мл     

Буферная емкость

0,1 мол НСl

0,1 мол NаОН

за кислотой

за щелочью

Ацетатный буфер

 

 

 

 

Сыворотка крови

 

 

 

 

Водопроводная вода

 

 

 

 

 

                             

Программа самоподготовки студентов

І. Кислотно-основное равновесие в организме. Водородный показатель биологических жидкостей. Буферные системы, классификация и механизм действия.

1.       Кислотно-основные  теории (Арениуса, Бренстеда-Лоури, Льюиса).

2.       Диссоциация воды. Ионное произведение воды. Водородный показатель раствора.

3.       Активность и общая кислотность среды.

4.       Состав буферных растворов с точки зрения теории Бренстеда-Лоури.

5.       рН буферных растворов. Равнение Гендерсона-Хассельбаха для буферных растворов.

6.       Механизм буферного действия при прибавлении сильных кислот и щелочей.

7.       Влияние разведения на рН буферных растворов.

ІІ. Определение рН раствора колориметрическим методом.

1.       Механизм изменения цвета кислотно-щелочных индикаторов.

2.       Интервал рН изменения цвета индикатора.

3.       Химический состав и свойства ацетатной, фосфатной, бикарбонатной и аммиачной буферных систем за Бренстедом-Лоури

4.       Буферный и безбуферный методы колориметрического значения рН.

ІІІ Определение буферной емкости.

1.       Расчет рН буферных  растворов.

2.       Буферные системы крови, их состав и свойства.

3.       Особенности буферного действия каждой из буферных систем, их взаимосвязь с физиологичными функциями  почек и легких.

4.       Буферная емкость как мера буферного действия.

5.       Влияние соотношения и концентрации компонентов буферного раствора на буферную емкость.

 

Семинарское обсуждение теоретических вопросов

Образцы тестовых заданий и ситуационных задач.

І. Тестовые задания:

1.       Какой состав фосфатного буферного раствора?

А.      HHb/Hb-;

B.       HHbO2/HbO2–;

C.       H2PO4–/HPO42-;

D.      H2CO3/HCO3–;

E.       NH3/NH4+.

2.       Какой состав карбонатного буферного раствора?

А.      HHb/Hb–;

B.       H2CO3/HCO3–;

C.       HHbO2/HbO2–;

D.      H2PO4-/HPO42-;

E.       NH3/NH4+.

3.       Какой состав гемоглобинового буферного раствора?

А.      HHb/Hb–;

B.       H2CO3/HCO3–;

C.       HHbO2/HbO2–;

D.      H2PO4–/HPO42-.

4.       У которого из нижеследующих растворов буферная емкость наименьшая?

А.      40/20;

B.       70/35;

C.       200/100;

D.      50/25;

E.       20/10.

5.       У которого из нижеследующих растворов буферная емкость наибольшая?

А.      40/60;

B.       70/30;

C.       10/90;

D.      50/50;

E.       20/80.

ІІ. Ситуационные задачи:

1.       Смешали ровные объемы  0,05 мол растворов уксусной кислоты и ацетата натрия. Вычислить рН буферного раствора (рКа =4,73).

2.       До 50 мл 0,1 мол дигидрогенфосфата натрия прибавили 50 мл 0,1 мол раствора гидрогенфосфата калия. Вычислить рН смеси (рК2 = 7,21).

3.       Смешали 100 мл 0,1 мол. раствора КН2РО4 и 200 мл 0,2 мол. раствора Nа2НРО4. Высчитать рН полученного раствора (рК2 = 7,21). Будет ли в этом растворе наивысшая буферная емкость? Почему?

 

Студент должен знать:

–         Диссоциация воды. Ионное произведение воды. Водородный показатель раствора. кислотно-основные теории.

–         Состав и свойства буферных растворов. Механизм буферного действия при добавлении сильных кислот и щелочей. Влияние разведения на рН буферных растворов.

–         Буферная емкость как мера буферного действия. Влияние соотношения и концентрации компонентов буферного раствора на буферную емкость.

–         Буферные системы крови, их состав и свойства. Особенности буферного действия каждой из буферных систем, их взаимосвязь с физиологичными функциями  почек и легких

 

Студент должен уметь:

–         За известными концентрацией и соотношением компонентов буферного раствора рассчитать рН;

–         Приготовить буферный раствор;

–         Определить буферную емкость раствора за кислотой и за щелочью.

 

Ответы на тесты и ситуационные задачи:

І. Тестовые задания:

1. C.; 2. B.; 3. А.;  4. Е.; 5. D.

ІІ. Ситуационные задачи:

1.       рН = 4,73.

2.       рН = 7,21.

3.       рН = 7,89; Раствор не будет иметь наивысшей буферной емкости, поскольку соотношение между компонентами далекое от единицы 200 0,2 /100   0,1= 4/1

 

Источники информации:

Основные:

1. http://intranet.tdmu.edu.ua/ В помощь студентам/Материалы для подготовки студентов к практическим занятиям/Кафедра общей химии/медицинская химия/ медицинский факультет/ 1 курс/русский/04. Кислотно-основное равновесие. Буферные растворы

2. http://intranet.tdmu.edu.ua/ В помощь студентам/Презентации лекций/Кафедра общей химии/ русский /медицинский факультет/ 1 курс/медицинская химия /05. Кислотно-основное равновесие. Буферные растворы

3. Медицинская химия: учеб. / В. А. Калибабчук,  Л. И. Грищенко,  В. И. Галинская  и  др.; под ред. В. А. Калибабчук.  – К.: Медицина, 2008 – С. 141-159, С. 165-179.

4. Миронович Л. М., Мардашко А. А. Медицинская химия. Учеб. пособие. – К.: Каравелла, 2010. – 160 с.

Дополнительные:

1.       Мороз А.С., Ковальова Є.Г., Физическая и коллоидная химия. – Львов, Мир. – 1994.

2.       Садовничая Л.П., Хухрянский В.Г., Цыганенко А.Я. Биофизическая химия. – К., 1986 – С. 68-93.

3.       Равич-Щербо М.И., Новиков В.В. Физическая и коллоидная химия. – Г., 1976.– С. 88-96.

 

Методическое указание составила: доц. Кирилив М.В..

 

Обсуждено и утверждено на заседании кафедры

„27” августа 2013 р.  протокол № 1

 

Определение

и способ его вычисления

Буферная емкость – это мера устойчивости конкретного раствора к изменению pH при добавлении кислоты или основания.

Если вы помните химию в средней школе или посещали курс колледжа, например, «Химия 101», вы должны будете провести тест на титрование. Лично я впервые позволил жидкости просочиться на дно стеклянной колбы, терпеливо ожидая, пока раствор приобретет розовый или пурпурный оттенок, и, честно говоря, я почувствовал себя ученым! Однако почему этот раствор меняет цвет только при добавлении определенного количества химикатов? Чтобы получить этот ответ, мы должны понимать внутренние свойства решения.

(Изображение предоставлено Pixabay)

Емкость буфера: определение

Прежде чем мы перейдем к тому, что такое емкость буфера, мы должны сначала понять буферы. Буфер представляет собой соединение, которое сопротивляется изменению pH при добавлении к нему ограниченного количества кислоты или основания. Химический состав буферного раствора обычно включает слабую кислоту или слабое основание в сочетании с его сопряженной солью.

Теперь емкость буфера можно определить как меру эффективности буфера в сопротивлении изменению pH.Это определение представляет некоторую проблему в отношении «в чем заключается существенное изменение?» Иногда изменение на 1 единицу не приводит к каким-либо значительным изменениям. В других случаях даже изменение на 0,1 единицы может вызвать значительную разницу. Таким образом, чтобы дать более четкое определение, буферная емкость может быть определена как количество сильной кислоты или сильного основания, которое необходимо добавить к одному литру раствора, чтобы изменить его на одну единицу pH. Уравнение буферной емкости выглядит следующим образом: где n – некоторые эквиваленты добавленного сильного основания (на 1 л раствора).Обратите внимание, что добавление n молей кислоты изменит pH на то же значение, но в противоположном направлении. Мы выведем формулу, связывающую буферную емкость с pH, pKa и концентрацией буфера.

Расчет емкости буфера

Теперь, когда мы увидели, как можно записать уравнение буфера, давайте попробуем вывести его, чтобы лучше понять, как мы пришли к приведенному выше уравнению. Чтобы сделать этот вывод немного проще, мы сделаем базу монопротической (основание, которое будет принимать только один протон).Мы также будем считать, что объем равен единице, поскольку это помогает нам рассматривать концентрацию и количество молей как синонимы. Баланс заряда раствора, который мы предполагаем, демонстрируется следующим уравнением:

[A -] + [OH +] = [B +] + [H +]

[B +] обозначает наличие сильной концентрации основания в растворе. [B +] – это также n , присутствующее в первом уравнении буферной емкости. Теперь общая концентрация буфера определяется следующим уравнением:

Cbuff = [HA] + [A–]

[AH] в приведенном выше уравнении можно разбить на более мелкие составляющие элементы.Это разделение более крупного и сложного соединения на более мелкие основные элементы известно как константа диссоциации. Константа диссоциации помогает упростить вывод. Ka в приведенном ниже уравнении – это константа диссоциации кислоты. Это относится к тому, насколько легко молекула будет действовать как кислота.

[HA] = ([H +] [A -]) / Ka

Теперь вышеприведенное уравнение можно заменить в уравнение концентрата буфера, получив следующее уравнение:

Cbuff = ([H +] [A–] ) / Ka + [A–]

Теперь, если мы возьмем [A–] в качестве общего множителя и НОК для упрощения приведенного выше уравнения, мы получим следующее уравнение:

[A -] = (Cbuff + Ka) / (Ka + H +)

Прежде чем двигаться дальше, мы должны понять одно важное определение, которое послужит предпосылкой для аккуратного завершения этого вывода, известное как константа ионизации воды или самоионизация воды .Самоионизация воды – это реакция ионизации, которая происходит в чистой воде или в водном растворе, в которой h3O теряет ядро ​​одного из своих атомов водорода, превращаясь в гидроксид-ион ОН-.

(Фото: Мануэль Альмагро Ривас / Wikimedia Commons)

Теперь, используя уравнение баланса заряда, эквивалент [A–] и константу ионизации воды, мы можем прийти к следующему уравнению:

Первые два члена в уравнении не зависят от буфера в растворе.Они отражают тот факт, что раствор с высоким (или низким) pH устойчив к изменениям pH. Это указывает на то, что определенные растворы с крайними значениями pH устойчивы к изменениям даже в отсутствие буферного раствора.

Статьи по теме

Статьи по теме

На приведенном выше графике показаны изменения буферной емкости в 0,1 М уксусном буфере. Как и ожидалось, буфер сопротивляется добавлению кислоты и основания для поддержания эквимолярного раствора (при pH = pKa).Из графика видно, что буферная емкость имеет достаточно высокие значения только для pH, близкого к значению pKa: чем дальше от оптимального значения, тем ниже буферная емкость раствора. Раствор, содержащий конъюгированное основание с pH 8-10, имеет нулевую буферную емкость, тогда как при более высоком pH присутствие сильного основания начинает играть важную роль. В случае чистого раствора уксусной кислоты с pH ниже 3 pH уже достаточно низок, чтобы быть устойчивым к изменениям из-за высокой концентрации катионов H +.

8.9 Буферная емкость и буферный диапазон

Пример 1: HF буфер

В этом примере мы продолжим использовать буфер плавиковой кислоты. Мы обсудим процесс приготовления буфера HF при pH 3,0. Мы можем использовать приближение Хендерсона-Хассельбаха для вычисления необходимого отношения F – и HF.

\ [pH = pKa + \ log \ dfrac {[Основание]} {[Кислота]} \]

\ [3,0 = 3,18 + \ log \ dfrac {[Основание]} {[Кислота]} \]

\ [\ log \ dfrac {[База]} {[Кислота]} = -0.{-0,18} \]

\ [\ dfrac {[Основание]} {[Кислота]} = 0,66 \]

Это просто соотношение концентраций конъюгата основания и конъюгированной кислоты, которые нам понадобятся в нашем растворе. Однако что, если у нас есть 100 мл 1 M HF и мы хотим приготовить буфер с использованием NaF? Сколько фторида натрия нам нужно добавить, чтобы создать буфер с указанным pH (3,0)?

Из наших расчетов Хендерсона-Хассельбала мы знаем, что соотношение основание / кислота должно быть равно 0,66. Из таблицы молярных масс, такой как таблица Менделеева, мы можем вычислить молярную массу NaF, равную 41.+ _ {(водн.)} \]

Мы могли бы использовать таблицы ICE для расчета концентрации F – от диссоциации HF, но, поскольку K a настолько мал, мы можем приблизительно рассчитать, что практически весь HF останется недиссоциированным, поэтому количество F – в растворе от диссоциации HF будет незначительной. Таким образом, [HF] составляет около 1 M, а [F – ] близко к 0. Это будет особенно верно после того, как мы добавим еще F – , добавление которого еще больше подавит диссоциацию HF. .

Мы хотим, чтобы соотношение Основание / Кислота составляло 0,66, поэтому нам потребуется [Основание] / 1M = 0,66. Таким образом, [F – ] должно быть около 0,66 М. Тогда на 100 мл раствора нам нужно добавить 0,066 моль (0,1 л x 0,66 М) F – . Поскольку мы добавляем NaF в качестве источника F –, и поскольку NaF полностью диссоциирует в воде, нам нужно 0,066 моль NaF. Таким образом, 0,066 моль х 41,99 г / моль = 2,767 г.

Обратите внимание, что, поскольку конъюгированная кислота и конъюгат основания смешиваются с одним и тем же объемом раствора в буфере, соотношение «Основание / Кислота» остается таким же, независимо от того, используем ли мы соотношение «концентрация основания к концентрации кислота, «ИЛИ отношение» моль основания к молям кислоты.«Оказывается, pH раствора не зависит от объема! (Это верно только до тех пор, пока раствор не становится настолько разбавленным, что автоионизация воды становится важным источником H + или OH . – . Однако такие разбавленные растворы редко используются в качестве буферов.)

Буферная емкость

| Программа REEL химии ОГУ

Буферная емкость

Буферная емкость количественно определяет способность раствора противостоять изменениям pH за счет абсорбции или десорбции ионов H + и OH-.Когда кислота или основание добавляются в буферную систему, влияние на изменение pH может быть большим или небольшим, в зависимости как от начального pH, так и от способности буфера сопротивляться 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 сопротивляется изменениям pH из-за добавления кислоты или основания через расход буфера. Пока буфер не прореагировал полностью, pH не изменится кардинально.Изменение pH будет увеличиваться (или уменьшаться) более резко по мере истощения буфера: он становится менее устойчивым к изменениям.

Расчет буферной емкости
Буферная емкость определяется титрованием, методом, при котором к аналиту неизвестной концентрации добавляют известный объем и концентрацию основания или кислоты (рис. 2). В анализе, выполняемом классом Chemistry 221, для отслеживания изменения pH использовался регистратор данных PASCO Xplorer GLX с pH-электродом.При определении буферной емкости с помощью эксперимента по титрованию плоская область кривой титрования перед точкой эквивалентности является буферной областью (рис. 3). За пределами буферной области pH резко изменяется вблизи точки эквивалентности. В лабораторных условиях буферный раствор может быть создан путем смешивания слабой кислоты с ее конъюгированным основанием. Ионы, естественно присутствующие в реках, являются буферными компонентами, которые позволяют pH воды оставаться стабильным с течением времени. Буферная емкость речной воды очень важна, обычно требуя узких диапазонов pH, которые имеют решающее значение для выживания большинства организмов.Если буферная емкость речной воды слишком мала или pH воды выходит за пределы буферного диапазона, это может быть смертельным для экосистемы реки. По словам Ван Вурена, буферная емкость может использоваться при анализе проб воды для определения качества воды (2001).

Резюме
Буферная емкость – это количественная мера устойчивости к изменению pH при добавлении ионов H + или OH-. Для речной воды важно поддерживать стабильный уровень pH, чтобы местные экосистемы сохранялись для процветания Колумба.
Ссылки:
Harris, Daniel C. Количественный химический анализ. (7-е изд.). В. Х. Фриман и компания. 2007.

Харрис, Джастин. Приготовление буферов и измерение буферной емкости. Кармен Вики. Государственный университет Огайо. 18.11.11. Получено из attachments / 26518655 / Buffer + Lab.pdf? Version = 1 & modifyDate = 1301198124224>.

Vooren, L. Van, Steene, LM. Ван Де, Оттой, Ж.-П., и Ванроллегем, П.А. (2001). Автоматическое построение модели буферной емкости для мониторинга качества воды.18.11.11. Получено с сайта .

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

Авторы материалов этого раздела: Паркер Брамфилд, Амелия Хестон, Мейка Трэвис и Ребекка Хейз; Кристофер Лопес, Джон Ратерман и Эммануэль О,

Кислотное основание

– Расчет буферной емкости Кислотное основание

– Расчет буферной емкости – Обмен химического стека
Сеть обмена стеков

Сеть Stack Exchange состоит из 178 сообществ вопросов и ответов, включая Stack Overflow, крупнейшее и пользующееся наибольшим доверием онлайн-сообщество, где разработчики могут учиться, делиться своими знаниями и строить свою карьеру.

Посетить Stack Exchange
  2. 0
  3. +0
  6. Авторизоваться Подписаться

Chemistry Stack Exchange – это сайт вопросов и ответов для ученых, преподавателей, преподавателей и студентов в области химии.Регистрация займет всего минуту.

Зарегистрируйтесь, чтобы присоединиться к этому сообществу

Кто угодно может задать вопрос

Кто угодно может ответить

Лучшие ответы голосуются и поднимаются наверх

Спросил

Просмотрено 41k раз

$ \ begingroup $

Я завершил титрование буферного раствора ацетата аммония и добавил к нему соляную кислоту $ \ pu {2M} $.

Я измерил начальное значение $ \ ce {pH} $ буферного раствора перед добавлением кислоты и использовал метиловый оранжевый в качестве индикатора, значение которого $ \ mathrm {p} K_ \ mathrm {a} $ равно 3. Моей независимой переменной была температура буфера.

Мне просто интересно, как я буду рассчитывать буферную емкость. Это $ \ Delta \ ce {pH} $ / объем?

задан 22 мая ’15 в 12: 542015-05-22 12:54

Сушант Саха

11111 золотой знак11 серебряных знаков55 бронзовых знаков

$ \ endgroup $ $ \ begingroup $

В дополнение к ответу Мартина есть как минимум старая рекомендация до свидания.Б. Санделл и Т. С. Вест в Pure Appl. Chem. , 1969 , 18 , 427-436 (DOI), в котором указано:

Емкость буфера или индекс буфера . Способность раствора противостоять изменениям pH при добавлении кислоты или основания, которая может быть выражена численно как количество молей сильной кислоты или сильного основания, необходимое для изменения pH на одну единицу при добавлении к одному литру указанного буфера. решение.

Вам может понравится

Как правильно подключить мультиметр: правила, измерение, поверка, проверка показателей для чайников

20.06.2021

Кухни для 5 метровой кухни: Кухни 5 кв.м. – 95 фото идей. Современные варианты дизайна маленькой кухни

05.05.2023

Что такое фотопанно: Чем отличаются фотопанно от фотообоев

07.06.2023

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *