지식나눔

물질의 pK값과 주위 환경의 pH가 같을 때 완충작용이 최대가 된다고 하는데 그 이유가 무엇인가요???

부탁드립니다...
  • pK
  • pH
  • buffer capacity
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답변 3
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    김윤상님의 답변

    첨부한 파일은 아래 사이트에서 얻었습니다. http://phypha.chonnam.ac.kr/lesson/%EB%AC%BC%EB%A6%AC%EC%95%BD%ED%95%99/%EA%B0%95%EC%9D%98%EB%85%B8%ED%8A%B8-7%EC%9E%A5.pdf 아마도 강의 자료인 듯... 첨부 파일의 본문을 보시면 식이 나와 있고 그 아래 설명에 “완충제가 pH의 변화에 대해 얼마나 저항하는가를 나타내는 것이 완충용량이며 완충효율(buffer efficiency), 완충지수(buffer index), 완충값(buffer value)라고도 한다. van Slyke은 완충용량을 강염기나 강산을 가하여 일어나는 pH의 작은 변화에 대한 강산 또는 강염기의 증가의 비율이라고 정의하였다. 이 정의에 따라 식을 유도하여 완충용량 식을 구하였고 완충용량은 완충제의 농도에 비례하며 pH=pKa일 때 최대 완충용량을 나타냄을 알 수 있었다.“ 라고 나옵니다. 참조하세요.
    첨부한 파일은 아래 사이트에서 얻었습니다. http://phypha.chonnam.ac.kr/lesson/%EB%AC%BC%EB%A6%AC%EC%95%BD%ED%95%99/%EA%B0%95%EC%9D%98%EB%85%B8%ED%8A%B8-7%EC%9E%A5.pdf 아마도 강의 자료인 듯... 첨부 파일의 본문을 보시면 식이 나와 있고 그 아래 설명에 “완충제가 pH의 변화에 대해 얼마나 저항하는가를 나타내는 것이 완충용량이며 완충효율(buffer efficiency), 완충지수(buffer index), 완충값(buffer value)라고도 한다. van Slyke은 완충용량을 강염기나 강산을 가하여 일어나는 pH의 작은 변화에 대한 강산 또는 강염기의 증가의 비율이라고 정의하였다. 이 정의에 따라 식을 유도하여 완충용량 식을 구하였고 완충용량은 완충제의 농도에 비례하며 pH=pKa일 때 최대 완충용량을 나타냄을 알 수 있었다.“ 라고 나옵니다. 참조하세요.
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    홍비학님의 답변

    pKa와 주변pH가 일치할 때 버퍼 몰레큘 A는 보통 [A]=[HA]상태라고 보시면 됩니다. 즉 pH가 위로 변하건 아래로 변하건 최대량의 A 또는 HA가 변하는 pH에 맞춰 움직일 수 있기 때문에 최대의 buffering effect를 갖는다고 보시면 됩니다. 첨부된 자료의 식을 그래프로 그려보면, x축 pH값 y축 pH변화를 유도하는 물질의 양(중앙 0을 기준으로 위 아래) 놓고 pKa값을 중심으로 하는 시그모이달 커브가 그려집니다. | **** | * | * | * | * | * 0|_________________________________________________ | <-low pH pKa high pH-> | * | * | * | * | * | * |********** 따라서 pKa값 부근에서 가장 강한buffering이 됩니다.
    pKa와 주변pH가 일치할 때 버퍼 몰레큘 A는 보통 [A]=[HA]상태라고 보시면 됩니다. 즉 pH가 위로 변하건 아래로 변하건 최대량의 A 또는 HA가 변하는 pH에 맞춰 움직일 수 있기 때문에 최대의 buffering effect를 갖는다고 보시면 됩니다. 첨부된 자료의 식을 그래프로 그려보면, x축 pH값 y축 pH변화를 유도하는 물질의 양(중앙 0을 기준으로 위 아래) 놓고 pKa값을 중심으로 하는 시그모이달 커브가 그려집니다. | **** | * | * | * | * | * 0|_________________________________________________ | <-low pH pKa high pH-> | * | * | * | * | * | * |********** 따라서 pKa값 부근에서 가장 강한buffering이 됩니다.
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    이상후님의 답변

    보통 반응혼합물의 pH를 조절하기 위해서 사용되는 버퍼 용액의 특징을 예 측하는데 유용한 관계식을 Henderson-Hasselbalch equation이라고 합니다. 즉, pH = pKa + log[[A-]/[HA]] ([A-]: 짝염기의 농도, [HA]:산의 농도) 로 나타낼 수 있습니다. 보통 산-염기 적정 그래프를 보면, 중간포인트인 변곡점을 경유해서 3차방정식과 비슷한 형태를 보이게 됩니다. 이때 pH와 pKa값이 같다면 log[[A-]/[HA]] = 0 이 되게 됩니다. 결국 [A-]=[HA]이 되게 됩니다. 따라서 산과 그것의 짝염기의 농도가 같기 때문에 그 만큼 외부에서 첨가해 주는 적정제(산 또는 염기)를 다 방어해 줄 수 있어서 버퍼가 최대의 효과를 보이게 되는 것입니다. 좀 더 엄격히 말하면, 실험을 위해서 버퍼를 선택할때 그 실험조건에 맞는 pH와 선택하고자 하는 버퍼에 사용되는 화합물의 pKa+1 ~ pKa-1사이에 있는 버퍼를 선택해서 사용하는 것이 바람직 합니다.
    보통 반응혼합물의 pH를 조절하기 위해서 사용되는 버퍼 용액의 특징을 예 측하는데 유용한 관계식을 Henderson-Hasselbalch equation이라고 합니다. 즉, pH = pKa + log[[A-]/[HA]] ([A-]: 짝염기의 농도, [HA]:산의 농도) 로 나타낼 수 있습니다. 보통 산-염기 적정 그래프를 보면, 중간포인트인 변곡점을 경유해서 3차방정식과 비슷한 형태를 보이게 됩니다. 이때 pH와 pKa값이 같다면 log[[A-]/[HA]] = 0 이 되게 됩니다. 결국 [A-]=[HA]이 되게 됩니다. 따라서 산과 그것의 짝염기의 농도가 같기 때문에 그 만큼 외부에서 첨가해 주는 적정제(산 또는 염기)를 다 방어해 줄 수 있어서 버퍼가 최대의 효과를 보이게 되는 것입니다. 좀 더 엄격히 말하면, 실험을 위해서 버퍼를 선택할때 그 실험조건에 맞는 pH와 선택하고자 하는 버퍼에 사용되는 화합물의 pKa+1 ~ pKa-1사이에 있는 버퍼를 선택해서 사용하는 것이 바람직 합니다.
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