第四章冲溶 (Buffer Solution 第一节缓冲溶液及缓冲机制
第四章 缓冲溶液 (Buffer Solution) 第一节 缓冲溶液及缓冲机制
一、缓冲溶液的缓冲作用和组成 例:在H2O和1L0.1mOlL的HAc+0.1molL1NaAc溶液中加入 10ml 1mo.L的HCl。计算溶液的pH值。 解:1、在水中: [H]=1×10(1000+10)=101010=9.9×103(molL) pH=2△pH=7-2=5 2、在HAc-NaAc溶液中 HAc→Ht+Ac HF=Ka×c0.1×1.8×105=1.33×10(molL) 加入NaAc后,由于NaAc为强电解质,则 [Ac]=0.1mol. L: I [HAc]=0.1 mol L-l Ka=[HAc/HAc [H]=Ka[HAc][Ac]=1.8X 10-5(mol L-) H=4.74 pl
一、缓冲溶液的缓冲作用和组成 例：在1LH2O和1L0.1mol.L-1的HAc+0.1mol.L-1 NaAc溶液中加入 10ml 1mol.L-1的HCl。计算溶液的pH值。 解：1、在水中： [H+ ] = 1× 10/(1000+10) = 10/1010 = 9.9 ×10-3 (mol.L-1 ) pH = 2 ΔpH = 7 – 2 = 5 2、在HAc-NaAc溶液中 HAc H+ + Ac- [H+ ] = Ka × c = 0.1 × 1.8 × 10-5 = 1.33 × 10-3 (mol.L-1 ) 加入NaAc后,由于NaAc为强电解质,则 [Ac- ] = 0.1mol.L-1 [HAc] 0.1 mol.L-1 Ka = [H+ ][Ac- ]/[HAc] [H+ ] = Ka[HAc]/[Ac- ] = 1.8 × 10-5 (mol.L-1 ) pH = 4.74
加入10 mI hcl后,重新产生平衡。假定10mHCl与 NaAc完全反应生成HAc,则有 [Ac-1=10ml X 1mol L-I=10 mmol 而溶液中HAc与NaAc的mo数为 1000ml X01mol L-1=100 mmol IHAc]=(100+10)1010=0.109(molL) [Ac-]=(100-10/1010=0089(molL) H]= KaHACVlAc]=1.8×105×0.1090.089 =22×105(molL) pH=466 △pH=4.74466=0.08(p单位)
加入10ml HCl 后，重新产生平衡。假定10ml HCl与 NaAc完全反应生成HAc，则有 [Ac- ] = 10ml × 1.0mol.L-1 = 10 mmol 而溶液中HAc与NaAc的mol数为 1000ml × 0.1mol.L-1 = 100 mmol [HAc] = (100+10)/1010 = 0.109 (mol.L-1 ) [Ac- ] = (100-10)/1010 = 0.089 (mol.L-1 ) [H+ ] = Ka[HAC]/[Ac- ] = 1.8 ×10-5 × 0.109/0.089 = 2.2 ×10-5 (mol.L-1 ) pH = 4.66 ΔpH = 4.74-4.66 = 0.08 (pH单位）
缓冲溶液( buffer solution): 能抵抗外来少量强酸、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。 缓冲系( buffer system)或缓冲对 buffer pair)) 组成缓冲溶液的共轭酸碱对的两种物质
缓冲溶液（buffer solution）： 能抵抗外来少量强酸、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。 缓 冲 系(buffer system)或缓冲对(buffer pair)： 组成缓冲溶液的共轭酸碱对的两种物质
二、缓冲机制 HAC+HO HO++Ac NaAc Nat + Ac 当在该溶液中加入少量强酸时,溶液中大量存在 的碱Ac便发生如下反应 H++Ac HAC 当溶液中加入少量强碱时,溶液中发生如下反应 OH-+HO 2HO 抗酸成分:共轭酸 抗碱成分:共轭碱
二、缓冲机制 HAc+H2O H3O+ + AcNaAc Na+ + Ac- 当在该溶液中加入少量强酸时，溶液中大量存在 的碱Ac-便发生如下反应 H++Ac- HAc 当溶液中加入少量强碱时，溶液中发生如下反应 OH-+H3O+ 2H2O 抗酸成分：共轭酸 抗碱成分：共轭碱
缓冲机制图 共轭酸←H+共轭碱 +OH +h+ 平衡移动方向 强碱 强酸
缓冲机制图 共轭酸 H+ + 共轭碱 +OH- +H+ 平衡移动方向 强碱 强酸
常见的缓冲系 缓冲系 弱酸共轭碱 质子转移平衡 pK2(25℃) HAC-NaAc HAc Ac HAC+HO Ac+HO 4.76 H2CO3-NaHC3 H,CO3, H,CO3+H,O HCO3 +H3O 6.35 H3PO4 NamPO H, PO4 H_PO4 H3 PO4+H20 H2 PO4 +HO 2.16 Tris. HCI-Tris Ⅲ TrisHtTrisTris-H+oTrs+o‖|785 hCho KHCRHLO H CHO HC8H404 H2C8H4O4+H20 HC8H404+H3O+ 2.89 NHCI-NH3 NHA* NH3 NH+,0 NH,+H,o+9.25 CHNH,Cl- CHNH 10.63 CHONH CHBNH3 CH3NH3+H2O CH3NH2+H3O NamPO H,PO;‖HPO2‖H2PO4+H2OHPO2+H3O 7.21 Na.HPo Na,HPO2- HPO 2 PO3. HPO 2-+H,O PO3+H2O+ 12. 32 a,po
常见的缓冲系 缓冲系 弱酸 共轭碱 质子转移平衡 pKa (25℃) HAc-NaAc HAc Ac- HAc+H2O Ac-+H3O+ 4.76 H2CO3 -NaHC3 H2CO3 HCO3 - H2CO3+ H2O HCO3 -+H3O+ 6.35 H3PO4 - NaH2PO4 H3PO4 H2PO4 - H3PO4+H2O H2PO4 -+H3O+ 2.16 Tris·HCl-Tris Tris·H+ Tris Tris·H++H2O Tris+H3O+ 7.85 H2C8H4O4 - KHC8H4O4 H2C8H4O4 HC8H4O4 - H2C8H4O4+H2O HC8H4O4 -+H3O+ 2.89 NH4Cl-NH3 NH4 + NH3 NH4 ++H2O NH3+H3O+ 9.25 CH3NH3 +Cl- - CH3NH2 CH3NH3 + CH3NH2 CH3NH3 ++H2O CH3NH2+H3O+ 10.63 NaH2PO4 - Na2HPO4 H2PO4 - HPO4 2- H2PO4 -+H2O HPO4 2-+H3O+ 7.21 Na2HPO4 - Na3PO4 HPO4 2- PO4 3- HPO4 2-+H2O PO4 3-+H3O+ 12.32
第二节缓冲溶液的pH值 缓冲溶液pH值的计算公式 ( Henderson-Hasselbalch方程式) pHpk2+B1=pK+g轭碱 HB]共轭酸] pKa 弱酸解离常数的负对数, [HB]和[B]:为平衡浓度。 IB]/HB]:缓冲溶液的缓冲比 B]+[HB]:缓冲溶液的总浓度
第二节 缓冲溶液的pH值 一、缓冲溶液pH值的计算公式 (Henderson—Hasselbalch方程式 ) pH＝pKa+lg ＝pKa+lg pKa ： 弱酸解离常数的负对数， [HB]和[B- ]： 为平衡浓度。 [B- ]/[HB]： 缓冲溶液的缓冲比， [B- ]+[HB]： 缓冲溶液的总浓度。 [HB] [B ] − [ ] [ ] 共轭酸 共轭碱
亨—哈方程式的变形: pH=p人a+1o[B1 pk+loc(共轭碱) HB c(共轭酸 pH=pK + n(HB)/ppa+g n(B) n(B )/v n(hB) pH-pK+lg C(B)V(B) pka+lg V( c(HB)·V(HB) V(HB)
亨—哈方程式的变形： pH＝pKa+lg ＝pKa+lg pH＝pKa+lg ＝pKa+lg pH＝pKa+lg ＝pKa+lg [HB] [B ] − c( ) c( ) 共轭酸 共轭碱 n V n V (HB)/ (B )/ − (HB) (B ) n n − (HB) (HB) (B ) (B ) c V c V − − (HB) (B ) V V −
Henderson- Hasse|blh方程式订论 (1)缓冲溶液的pH值首先取决于弱酸的解离常数K值,而K值 又与温度有关,所以温度对缓冲溶液pH值有影响。 (2)同一缓冲系的缓冲溶液,pK值一定,其pH值随着缓冲比 的改变而改变。当缓冲比等于时,缓冲溶液的p值等于 pk. (3)缓冲溶液加水稀释时,cB)与cHB)的比值不变,则由式计 算的pH值也不变 (4)缓冲溶液的pH值随着稀释的变化,一般用稀释值表示,当 缓冲溶液的浓度为c时,加入等体积纯水稀释,稀释后与稀 释前的pH值之差定义为稀释值,符号为△pH12。用公式表 示为 △pH12=(pH)2-(pH
Henderson—Hasselbalch方程式讨论 (1) 缓冲溶液的pH值首先取决于弱酸的解离常数Ka值，而Ka值 又与温度有关，所以温度对缓冲溶液pH值有影响。 (2) 同一缓冲系的缓冲溶液，pKa值一定，其pH值随着缓冲比 的改变而改变。当缓冲比等于l时，缓冲溶液的pH值等于 pKa。 (3) 缓冲溶液加水稀释时，c(B- )与c(HB)的比值不变，则由式计 算的pH值也不变。 (4) 缓冲溶液的pH值随着稀释的变化，一般用稀释值表示，当 缓冲溶液的浓度为c时，加入等体积纯水稀释，稀释后与稀 释前的pH值之差定义为稀释值，符号为ΔpH1/2。用公式表 示为 ΔpH1/2 ＝(pH)c/2-(pH)c