کاربرد بوراکس در تولید محلولهای بافری

بوراکس، نمک پرکاربرد اسید بوریک بوده و با نام علمی سدیم تترا بورات ده آبه شناخته می شود. از این نمک به همراه محلول اسید بوریک در تهیه محلول های آزمایشگاهی و به ویژه محلول های بافری استفاده می شود. محلول های بافر به محلول هایی اطلاق می شود که در برابر افزایش اسیدها و بازها، مقاومت دارند؛ به این مفهوم که PH محلول های بافری در حضور اسید و باز قوی بدون تغییر باقی می ماند. علم شیمی ثابت کرده است محدود تغییر PH محلول های بافری حدود 1 واحد کمتر و یک واحد بیشتر است و از این مقدار، فراتر نخواهد رفت.

در همین ابتدای بحث باید خاطر نشان کنیم که اسید بوریک و بوراکس برای سلامتی انسان خطرناک هستند. سمیت این مواد شیمیایی برای کاربران و افرادی که در آزمایشگاه ها و صنایع با آن سروکار دارند، شناخته شده می باشد. بنابراین کار با این مواد، توجه و دقت خاصی طلب می کند.

بوراکس نه تنها برای تهیه محلول های بافری، بلکه برای تولید محصولات شوینده و بهداشتی و حشره کش ها نیز استفاده می شود. علم تغذیه و بیوشیمی، حضور مقادیر معینی از بور را در متابولیسم بدن انسان لازم می داند. مقادیر استاندارد 5 تا 10 گرم از این نمک در مواد غذایی روزانه، خطرات سمی برای بدن ندارد.

درباره محلول های بافری بوراکس (نمک های بورات)

سیستم های بافری بوراکس (نمک بورات)، یک سیستم معدنی است اما به طور کلی محلول های بافری اسید – باز در مطالعات بیوشیمیایی مورد استفاده قرار می گیرند. در حقیقت، افرادی که در این حوزه مشغول به فعالیت هستند باید روش تهیه محلول های بافری را برای استفاده در آزمایش ها و یا سایر کاربردها بدانند. اجازه دهید اهمیت بوراکس در محلول های بافری را با ذکر یک مثال بیان کنیم.

فرض کنید در یک آزمایشگاه تحقیقاتی، محققان در مورد واکنش های متابولیسمی و نقش آنزیم ها در حال مطالعه هستند؛ واکنش های بر مبنای آنزیم ها می توانند تا حدی میزان PH محلول را تغییر دهند که این عامل ممکن است بر روی نتیجه نهایی واکنش ها تأثیر داشته باشد. افزودن مقداری محلول بافر که از بوراکس یا نمک های اسید بوریک تهیه شده اند می تواند PH واکنش را در حد ثابت تنظیم کنید.

محلول های بافری بر اساس معادل هندرسون – هسلباخ تهیه می شوند. یک مدل دیگری از معادلات برای تفسیر محلول بافری بوراکس وجود دارد که با نام مدل آرنیوس – اوستوالد معروف است. البته در این مورد، استثنا وجود دارد. بافرهای بورات (بوراکس) از این قواعد پیروی نمی کنند. بسیاری از روش های تهیه این نوع بافرها در منابع وجود دارد که برخی از آن ها دارای ابهاماتی هستند.

یکی از روش هایی که برای تهیه محلول های بافری از بوراکس استفاده می کنید به این شرح است: تهیه محلول بافر با استفاده از اسید بوریک و سدیم هیدروکسید؛ روش دیگر شامل استفاده از بوراکس (سدیم تترا بورات) و اسید کلریدریک است؛ و روش سوم عبارت است از مخلوط کردن بوراکس و سدیم هیدروکسید با نسبت های معین. همانطور که در فوق مشاهده می کنید انتخاب یکی از این روش ها کار بسیار دشواری است چرا که شیمی هر یکی از ترکیبات فوق، متفاوت می باشد.

جرم مولی بوراکس، 2/6 برابر جرم مولی اسید بوریک است بنابراین برای تهیه محلول بافر شامل این دو ماده، مخلوط کردن 4/1 مول بوراکس با یک مول اسید بوریک، کافی است (این مقدار برابر با حدود 5/1 گرم سدیم تترا بورات و 1 گرم بوریک اسید می باشد). یک سوال بسیار مهم در این جا مطرح می شود؛ آیا با تهیه محلول های بافری توسط مقادیر فوق، محلولی با PH حدود 9 به دست می آید؟

بررسی اعداد و ارقام در تهیه محلول های بافری با استفاده از بوراکس

*مواد و ترکیبات:

اسید بوریک،آب، محلول 1/0 و 01/0 مولار اسید کلریدریک، سدیم تترابورات ده آبه

*روش کار:

تهیه محلول بافر A:

(نسبت مولی نمک به اسید: 1 به 4(؛ 06/3 گرم اسید بوریک و 75/4 گرم بوراکس را دقیقاً وزن کنید. این مواد را در آب مقطر حل کرده و حجم آن را تا 250 سی سی رقیق کنید. ممکن است حل شدن اسید بوریک کمی طول بکشد.

تهیه محلول بافر B:

(نسبت مولی نمک به اسید کلریدریک: 1 75/4 گرم بوراکس را دقیقاً وزن کنید و آن را در آب مقطر حل کرده و سپس مقادیر کافی اسید کلریدریک به محلول اضافه کنید و حجم کل را تا 250 سی سی رقیق کنید. برای آغاز کار می توانید از اسید 6 مولار و به صورت قطره قطره استفاده کنید. در نهایت باید PH محلول های بافری را با دستگاه دیجیتال اندازه گیری کنید.