بافر قلیایی مایع چیست و چه کاربردی دارد؟

بافر قلیایی مایع ترکیبی است که معمولا از یک باز ضعیف و یکی از نمک های آن ساخته شده است. بافر قلیایی مایع به عنوان یک جایگزین مناسب برای کربنات سدیم در نظر گرفته شده است که هم از لحاظ مقدار مصرف و هم از لحاظ قیمت مقرون به صرفه تر است. این بافر معمولا بعد از مرحله رمق کشی در دمای ۶۰-۴۰ درجه سانتی گراد و بر اساس واکنش پذیری رنگ های وینیل سولفون یا بای فانکشنال با نسبت های معین به حمام رنگ اضافه می شود و برای تثبیت کامل رنگ، عملیات را به مدت ۶۰-۳۰ دقیقه ادامه داده می دهند.

بافر قلیایی مایع می تواند برای شستشوی اولیه و سفید گری نیز استفاده شود زیرا به راحتی در دمای معمولی در آب رقیق می شود بنابراین می توان آن را در سیستم های اتوماسیون نیز استفاده کرد. همچنین این محلول به دلیل اینکه حاوی ترکیبات یکنواخت کننده و فیکسه کننده است می تواند به ثابت نگه داشتن سطح pH در سیستم رمق کشی کمک کند و در نتیجه ثبات رنگ را نیز بهبود ببخشد. در ادامه مقاله توضیحات بیشتری در این رابطه ارائه می گردد لطفا همراه ما باشید.

خواص و کاربرد بافر قلیایی مایع

بافر قلیایی مایع یک مایع شفاف دارای PH بالا و خاصیت یونی است. نمونه ای که اغلب استفاده می شود مخلوطی از محلول آمونیاک و محلول کلرید آمونیوم است. اگر اینها به نسبت مولی مساوی مخلوط شوند، محلول دارای pH 9.25 خواهد بود. مهم نیست که چه غلظت هایی را انتخاب می کنید مهم این است که نسبت یکسان باشد.

بافر قلیایی مایع در آب رقیق می شود بنابراین برای از بین بردن سختی آب می توان از آن استفاده کرد. خواص بافری موجود در این مایع مانع افزایش اسید یا باز در محلول ها می شود.

به عنوان مثال آبی که از طریق باران ها تولید و جمع آوری می شود کاملا تمیز و خنثی است. اما به دلیل وجود گازهای کربن دی اکسید در هوا و قدرت جذب آب، این گازها به راحتی با آب باران ها مخلوط می شوند و در نتیجه آب باران کمی خاصیت اسیدی پیدا می کند.

با افزایش خاصیت اسیدی آب، میزان خورندگی نیز افزایش پیدا می کند و در نتیجه با جاری شدن آب بر روی زمین و عبور از سطوح مختلف، مدام به یون های مثبت موجود در آب اضافه می شود. در نتیجه آب سخت تولید می شود که در می تواند در صنایع مختلف موجب به وجود آمدن مشکلات بسیار زیادی شود.

بنابراین با توجه به عوامل تاثیر گذار بالا و برای جلوگیری از ایجاد این مشکلات روش های گوناگونی مانند استفاده از رزین سختی گیر، دستگاه سختی گیر رزینی و سختی گیرهای مغناطیسی وجود دارد. البته این موارد گفته شده برای کاهش سختی آب برای پروژه های عظیم همراه با دبی آب ورودی بسیار بالا به کار برده می شود.

اما برای استفاده در مصارف خانگی و تهیه آب نرم به میزان کمتری به کاهش دهنده سختی آب نیاز است که یکی از این راه ها استفاده از محلول بافر قلیایی مایع است که به نسبت روش های دیگر بیشتر استفاده می شود. همچنین از این محلول در صنعت نساجی برای بالا بردن عملکرد دستگاه در کنار سختی گیر به منظور دستیابی به یک محصول با کیفیت بالا، استفاده می شود.

این محلول قلیایی به عنوان یک ماده افزودنی درصنعت نساجی برای بالا بردن قدرت جذب رنگ پارچه‌ های سلولزی ویسکوز با رنگ ‌زای ری‌اکتیو استفاده می شود و تفاوت آن با کارخانه‌هایی که به صورت سنتی عمل رنگرزی را با کربنات سدیم انجام می‌ دهند این است که این محلول قلیایی با جایگزین شدن به جای کربنات سدیم تاثیرات بهتر و مثبت ‌تری برای بالا بردن کیفیت رنگرزی نشان می دهد.

انواع بافر

بافر محلولی است که در برابر تغییرات pH زمانی که مقادیر کمی اسید یا قلیایی به آن اضافه می شود، مقاومت می کند. این بدان معناست که وقتی سعی می کنید غلظت یون های H + را ثابت نگه دارید وجود این محلول بسیار مفید است. محلول بافر از تغییر جلوگیری نمی کند و فقط به حداقل رساندن تغییرات pH کمک می کند. این محلول طوری طراحی شده که غلظت یون های هیدروژن و یون های هیدروکسید را در یک محلول، نسبتا بدون تغییر نگه دارد.

بافرها معمولا از یک جفت اسید و باز ساخته می شوند که به آنها اسید- باز مزدوج نیز می گویند. بافرها برای واکنش ها یا فرآیندهایی که نیاز به محدوده pH خاصی دارند، مهم هستند. این به ویژه در سیستم های زنده مانند بدن انسان مفید است، جایی که آنزیم ها فقط می توانند در محدوده های pH بسیار خاص کار کنند. از محلول های بافر همچنین می توان در فرآیندهای صنعتی استفاده کرد. آنها در همه چیز از رنگ آمیزی پارچه گرفته تا تخمیر استفاده می شوند. همچنین می توان از آنها برای کالیبره کردن pH متر و انجام تجزیه و تحلیل شیمیایی استفاده کرد.

روش تهیه بافر

بافر به دو صورت ساخته می شود:

• مخلوط کردن اسید ضعیف با یکی از نمک های آن (اسید ضعیف و باز مزدوج آن)
• مخلوط کردن یک باز ضعیف با یکی از نمک های آن (یک باز ضعیف و اسید مزدوج آن)

اگر مقدار زیادی یون H +در محلول وجود داشته باشد، بافر می تواند مقداری از آنها را جذب کرده و pH را افزایش دهد. اگر محلول یون H + کافی نداشته باشد، بافر می تواند مقداری را اهدا کند و pH محلول را کاهش دهد.

محلول بافر باید این توانایی را داشته باشد که بتواند هر یون هیدروژن یا یون هیدروکسید که به آن اضافه می شود را از بین ببرد. زیرا در غیر این صورت pH تغییر می کند البته محلول های بافر اسیدی و بافر قلیایی به روش های مختلف این کار را انجام می دهند.

برای اینکه pH به طور قابل توجهی کاهش پیدا نکند محلول بافر باید بتواند بیشتر یون های جدید هیدروژن را از بین ببرد. به دلیل اینکه محلول های بافر قلیایی حاوی یون های هیدروکسید هستند بیشتر این یون ها را از بین می برند.

مکانیسم اثر محلول های بافر

یک محلول بافربه طور کلی از ترکیب یک اسید ضعیف با باز مزدوج آن یا یک باز ضعیف با اسید مزدوج آن تهیه می شود. اسید مزدوج یک ماده شیمیایی است که از طریق دریافت یک پروتون توسط یک باز تولید می شود. به عبارت دیگر، در اصل این ماده شیمیایی یک باز است که یک یون هیدروژن به آن اضافه شده است.

این ترکیبات باعث تولید محلول‌ های بافر با کیفیت و تاثیرگذاری می شوند که تعادل pH آن کاملا تثبیت شده است که در نتیجه عمل تجزیه آن‌ ها حتی برای اسیدها و بازهای قوی نیز بسیار دشوار خواهد بود. در هر محلولی، اضافه شدن مقادیری از یک اسید باعث افزایش غلظت یون های هیدروژن (H+) و اضافه شدن مقادیری از یک باز باعث افزایش غلظت یون های هیدروکسید (OH-) می شود.

pH محلول با توجه به نسبت بین این دو نوع یون مشخص می شود و محلول بافری که به این مخلوط اضافه می شود، یون های H+ یا OH- اضافی را جذب می کند. در نتیجه باعث می شود که تعادل pH حفظ شود. محلول های بافری آستانه تحمل مشخصی دارند بنابراین زمانی که به اندازه کافی اسید یا باز قوی به محلول بافر اضافه شود pH در نهایت تغییر خواهد کرد که این مقدار به عنوان ظرفیت بافر شناخته می شود.

کاربرد بافر قلیایی مایع

بافر قلیایی را می توان در بسیاری از واکنش های شیمیایی که برای عملکرد صحیح نیاز به pH ثابت دارند، استفاده کرد، بنابراین محلول های بافری در طیف وسیعی از کاربردها استفاده می شوند. در صنعت، بافر قلیایی مایع برای موارد زیر استفاده می شود:

در محصولات خانگی اغلب از بافر مایع برای شامپوهای بزرگسالان و لوسیون کودک با pH کمی اسیدی و صابون ها و بسیاری از موارد دیگر استفاده می شود. بسیاری از رنگ ها و روغن ها برای اینکه با استانداردهای جهانی در صنعت مطابقت داشته باشند از این مایع استفاده می کنند.

در صنعت غذا و نوشیدنی، تولید کنندگان این صنایع از بافر مایع در طی فرآیند تخمیر برای جلوگیری از اسیدیته بیش از حد در بسیاری از مواد غذایی و نوشیدنی استفاده می کنند.

• در صنعت نساجی از بافر مایع برای نگه داشتن pH در محدوده خاص برای بهبود کیفیت رنگ آمیزی و پردازش پارچه استفاده می شود.
• در تجزیه و تحلیل شیمیایی و تجهیزات کالیبراسیون نیز از این بافر قلیایی استفاده می شود.
• در نهایت در بسیاری از مواد شوینده لباس از بافر قلیایی مایع برای جلوگیری از تجزیه مواد طبیعی استفاده می شود.

اهمیت محلول بافر قلیایی مایع

به دلیل اینکه بسیاری از آنزیم ها و واکنش های متابولیکی به سطح pH حساس هستند، وجود بافرها از نظر فیزیولوژیکی بسیار مهم در نظر گرفته می شود. سیستم بافر فیزیولوژیکی بدن از یک اسید ضعیف و باز مزدوج آن تشکیل شده است. وجود بافرها برای واکنش ها یا فرآیندهایی که به محدوده pH خاصی نیاز دارند، مانند سیستم های زنده مثل بدن انسان ضروری است.

به عنوان مثال، سیستم بافر بی کربنات برای اینکه عملکرد متابولیک به صورت طبیعی ادامه پیدا کند به حفظ pH خون کمک می کند. بدون این سیستم بافر، خون ما بسیار اسیدی یا قلیایی می شود که با تاثیر مستقیم بر بدن موجب می شود بسیاری از عملکردهای بدن ما به درستی کار نکنند. همچنین اگر سیستم گردش خون ما توسط یک محلول بافر در pH مشخصی نگهداری نمی شد، بسیاری از پروتئین ها در بدن ما به طور دائم پایدار می شدند و دیگر نمی توانستند واکنش ها را کاتالیز کنند.

شرایط نگهداری بافر قلیایی مایع

این محلول باید در دمای بین ۲۵ تا ۳۵ درجه سانتی گراد در محیطی خشک به دور از نور مستقیم خورشید به صورت کاملا در بسته نگهداری شود. این بافر قلیایی به مدت شش ماه از زمان باز شدن درب آن قابل نگهداری و مصرف است.