文档介绍：第六节缓冲容量与缓冲溶液 的配制
一、缓冲容量
(一)缓冲容量的概念
为了定量地表示缓冲溶液缓冲能力的大小,采用缓冲容量(也称缓冲指数或缓冲值)β来衡量。
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定义:使1L或1ml缓冲溶液的pH值改
变一个单位所需加入一元强酸或一元
强碱的物质的量(mol或mmol),
称为该缓冲溶液的缓冲容量。
式中△b为单位体积缓冲溶液的pH值改变
△pH 个单位时所加一元强酸或一元强碱
的物质的量。缓冲容量均为正值。通常缓
冲容量的单位为mol·L-1 ·pH-1 。
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例2-6试求例2-4中加强酸(HCl)或强碱
(NaOH)时该缓冲溶液的缓冲容量。
例2-4的计算结果是:△pH=
代入(2·10)式, 得
解: (1)加HCl时的缓冲容量:在1L缓
,则
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例2-4的计算结果是:△pH=
代入(2·10)式,得
(2)加NaOH时的缓冲容量:在1L缓冲溶
NaOH,则:
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(二)影响缓冲容量的主要因素
1. 缓冲溶液总浓度当缓冲比一定时,缓冲
溶液的总浓度愈大,缓冲能力就愈大。在一定范
围内稀释时,缓冲容量也减小。
2. 缓冲比当缓冲溶液的总浓度一定时,若
[共轭碱]/[共轭酸]= 1,则缓冲容量最大。此时,
溶液的 pH= pKa 。缓冲比离 1愈远,pH 值偏离
pKa愈远,缓冲容量愈小。
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实验和计算表明,当缓冲比在1/10和10/1
之间时,即溶液的pH值在pKa-1和pKa+1之间时,
溶液具有较大的缓冲能力。在化学上把具有缓冲
作用的 pH 值范围,即pH=pKa±1称为缓冲溶液
的缓冲范围。表 2-2 列出的是几种常用缓冲溶液
中共轭酸的pKa及缓冲系的缓冲范围。
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缓冲溶液的组成
作为弱酸的pKa
缓冲范围
HCl-KCl
H2C8H4O4(邻苯二甲酸)-NaOH
KHC8H4O4(邻-苯二甲酸氢钾)-NaOH
HAc—NaAc
KH2PO4 —Na2HPO4
H3BO3 —NaOH
NaHCO3 —Na2CO3
强电解质
(pKa1)
(pKa2)
(pKa2)
(pKa2)
~
~
~
~
~
~
~
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二、缓冲溶液的配制
配制一定pH值的缓冲溶液,应按下列
原则和步骤进行:
(1)选择适当的缓冲对,使所选缓冲
对中共轭酸的 pKa 与欲配制的缓冲溶液
的pH值尽可能相等或接近,偏离的数值
不应超过缓冲溶液的缓冲范围。
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例如,配制 ,可选择HAc-NaAc缓冲对,因为HAc的pKa=。,应选择KHC8H4O4-KNaC8H4O4缓冲对,因为KHC8H4O4的pKa=,与欲配制缓冲溶液的pH值()最接近。
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(2)要有一定的总浓度,
·L-1~·L-1 之间较宜,
~。
(3)为了使缓冲溶液具有较大的缓冲容量,应
尽量使缓冲比接近于1。实际工作,常常使用相
同浓度的共轭酸、碱溶液配制。设缓冲溶液的
总体积为V总,共轭酸的体积为VHB、共轭碱的体
积为VB-,混合前共轭酸、碱的浓度均为c,则:
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