文档介绍：缓冲溶液
赵晓霞
缓冲溶液
一、缓冲溶液的基本概念
二、缓冲溶液pH值的计算
三、缓冲容量
四、缓冲溶液的配制
五、混合指示剂
一、缓冲溶液的基本概念
缓冲溶液:能抵抗外加少量强酸、强碱或稍
加稀释,而保持其pH值基本不变的溶液。
缓冲作用(buffer action):缓冲溶液对强
酸、强碱或稀释的抵抗作用。
抗酸、抗碱、抗稀释
缓冲溶液的组成:由足够浓度、适当比例的弱的共轭酸碱对混合组成。
缓冲系(buffer system)或缓冲对(buffer pair):
构成缓冲溶液的共轭酸及其共轭碱。
(一)缓冲作用
抵抗外来少量强酸、强碱或少量水稀释而保持本身pH值基本不变的作用称为缓冲作用。
具有缓冲作用的溶液称为缓冲溶液。
较浓的强酸或强碱也具有缓冲作用。
(二)缓冲溶液的组成
缓冲溶液是由足够浓度的共轭酸碱对两种物质组成的。例如:HAc-NaAc、NH3-NH4Cl、NaH2PO4-Na2HPO4等。( 强酸或强碱缓冲溶液除外)
组成缓冲溶液的共轭酸碱对被称为缓冲系或缓冲对。
(三)缓冲对
H3Cit/NaH2Cit;
HAc/NaAc; NH4Cl/NH3; TrisHCl / Tris
H2CO3/NaHCO3; NaHCO3/Na2CO3; KH2PO4/Na2HPO4; H2C8H4O4/KHC8H4O4
缓冲溶液性质
抗酸/碱, 抗稀释作用: 因为缓冲溶液中具有抗酸成分和抗碱成分,所以加入少量强酸或强碱,其pH值基本上是不变的。稀释缓冲溶液时,酸和碱的浓度比值不改变,适当稀释不影响其pH值。
酸碱缓冲溶液
缓冲溶液是指对体系的某种组分或性质起稳定作用的溶液。酸碱缓冲溶液对溶液的酸度起稳定的作用。
酸碱缓冲溶液在分析化学中的应用是多方面的,就其作用可分为两类:一类是用于控制溶液酸度的一般酸碱缓冲溶液,这类缓冲溶液大多是由一定浓度的共轭酸碱对所组成。另一类是标准酸碱缓冲溶液,它是由规定浓度的某些逐级离解常数相差较小的单一两性物质,或由不同型体的两性物质所组成。
一、缓冲溶液pH的计算
(一) 一般缓冲溶液
现以一元弱酸及其共轭碱缓冲体系为例来讨论。设弱酸(HA)的浓度为ca mol·L-1 ,共轭碱(NaA)的浓度为cb mol·L-1。
对HA-H2O而言
PBE: [H+]=[OH-]+[A-]
则[HA]=ca-[A-]= ca-[H+] +[OH-]
对A--H2O而言
PBE: [H+]+[HA]=[OH-]
则[A-]= cb-[HA]=cb+[H+] -[OH-]
将上二式代入: Ka=[H+][A-]/[HA]
得:[H+]= Ka[HA]/[A-]
[H+]= Ka(ca-[H+]+[OH-])/(cb+[H+]-[OH-])
上式是计算一元弱酸及其共轭碱或一元弱碱及其共轭酸缓冲体系pH值的通式,即精确公式。上式展开后是一个含[H+]的三次方程式,在一般情况下使用时常作近似处理。
(pH<6)起缓冲作用(如HAc-NaAc等),溶液中[H+]>>[OH-]。
则[H+]= (ca-[H+])/(cb+[H+])Ka
或 pH=pKa+lg(cb+[H+])/(ca-[H+])
(pH>8)起缓冲作用(如NH3-NH4Cl等),溶液中[OH-] >>[H+]可忽略[H+],则
[H+]= Ka’(ca+[OH-])/(cb-[OH-])
或 pH=pKa’+lg(cb-[OH-])/(ca+[OH-])