廢门我了化学北工学院 Analytical Chemistry分析化学 34缓冲溶液 buffer solution 3.41缓冲溶液的定义与种类 3.4.2缓冲溶液的pH计算 3.4.3缓冲容量、缓冲指数、及有效 缓冲范围 3.4.4缓冲溶液的选择 3.45标准缓冲溶液 讨论 2005-10 分析化学教程(2005-2006学年 GXQ1
化学化工学院 Analytical Chemistry 分析化学 2005-10 分析化学教程（2005-2006学年) GXQ1 3.4 缓冲溶液 3.4.1 缓冲溶液的定义与种类 3.4.2 缓冲溶液的pH计算 3.4.3 缓冲容量、缓冲指数、及有效 缓冲范围 3.4.4 缓冲溶液的选择 3.4.5 标准缓冲溶液 buffer solution 讨论
廢门我了化学北工学院 Analytical Chemistry分析化学 3.4.1缓冲溶液的定义与种类 定义缓冲溶液是指具有稳定某种性质的溶液体系。 pH缓冲溶液具有稳定体系酸度的特性。 分类1、浓度较大的弱酸或弱碱及其共轭酸碱对。 2、浓度较大的强酸或强碱。 缓冲溶液的作用机制 由 C. moVL hB和Cbmo/LB构成的共轭酸碱平衡 B+HX OH HB HBH+B 使pH稳定在一个较窄的范围 高浓度强酸强碱则是因为本身浓度大对少量的酸或碱的加入 不敏感而达到稳定pH值的作用的。 2005-10 分析化学教程(2005-2006学年 GXQ2
化学化工学院 Analytical Chemistry 分析化学 2005-10 分析化学教程（2005-2006学年) GXQ2 3.4.1 缓冲溶液的定义与种类 定义 缓冲溶液是指具有稳定某种性质的溶液体系。 pH缓冲溶液具有稳定体系酸度的特性。 分类 1、浓度较大的弱酸或弱碱及其共轭酸碱对。 2、浓度较大的强酸或强碱。 由Ca mol/L HB 和Cb mol/L B-构成的共轭酸碱平衡： HBH +B + H+ HB→H +B + OH- 使pH稳定在一个较窄的范围。 缓冲溶液的作用机制 高浓度强酸强碱则是因为本身浓度大对少量的酸或碱的加入 不敏感而达到稳定pH 值的作用的。 HB B - + H +
廢门我了化学北工学院 Analytical Chemistry分析化学 对溶液稀释过程pH变化的控制 7654 HC NaAc-HAc 2|、●●●●● 65432 0 20 ml of Water mL of Water Plots of ph vs. mL of water added to(a)0.500 mL of 0.100 mol L-l HCl and(b)0.500 mL of a solution 0.100 mol. L-I in both HAc and naAc 2005-10 分析化学教程(2005-2006学年 GXQ3
化学化工学院 Analytical Chemistry 分析化学 2005-10 分析化学教程（2005-2006学年) GXQ3 0 1 2 3 4 5 6 7 0 10 20 30 40 50 mL of Water pH a) 0 1 2 3 4 5 6 7 0 10 20 30 40 50 mL of Water pH b) Plots of pH vs. mL of water added to (a ) 0.500 mL of 0.100 mol . L-1 HCl and (b) 0.500 mL of a solution 0.100 mol . L-1 in both HAc and NaAc. 对溶液稀释过程pH变化的控制 HCl NaAc-HAc
廢门我了化学北工学院 Analytical Chemistry分析化学 3.4.2缓冲溶液的pH计算 设 C. MoVLHB和Cbmo/LB构成的缓冲溶液PBE推导 参考水准:H2O,HB 参考水准:H2O,B PBE [H*]=[OH]+[B]-Cb PBE [H]+[HB]-Ca=[oH I B=C+[H]-[OH HB]=Ca[h]+[oh I H=A THB\=Ka Cah+oh BI b+[H]-[OH] 精确式 简化 1,H8IH+\ 8+[OH I b-LOH 3.Ca>20(H]+[OH],Cb>20[H]-OH TH]=kaco pH=pKa+lg b C最简式 2005-10 分析化学教程(2005-206学年) GXQ4
化学化工学院 Analytical Chemistry 分析化学 2005-10 分析化学教程（2005-2006学年) GXQ4 3.4.2 缓冲溶液的pH计算 设Ca mol/L HB 和Cb mol/L B-构成的缓冲溶液 PBE 推导 参考水准： H2O, HB PBE PBE Cb [H ] =[OH ]+[B] - + − [H ] [HB] - [OH ] + − + Ca = 参考水准： H2O, B- [B] [H ]-[OH ] + − = Cb + [HB] [H ] [OH ] + − = Ca − + [H ]-[OH ] [H ] [OH ] [B] [HB] [H ] + − + − + + − + = = b a a a C C K K 精确式 简化 1.pH 8 -[OH ] [OH ] [H ] − − + + = b a a C C K 3. Ca 20([H+ ]+[OH− ]), Cb 20（[H+ ]-[OH− ]） b a a C C = K + [H ] a b a C C pH = pK + lg 最简式
廢门我了化学北工学院 Analytical Chemist分析化学 共轭体系质子平衡式 共轭体系Cbmo/ NAaC与C3mo/LHAc 参考水准H2O,HAc PBE HAc=ac +h LAC ]=Cb+xx [H]=[OH]+[Ac]-C 参考水准H2O,AcAc+H—HAc HAc]=Ca+y PBE [H ]+[HAc]-CaF[oh] 2005-10 分析化学教程(2005-2006学年 GXQ5
化学化工学院 Analytical Chemistry 分析化学 2005-10 分析化学教程（2005-2006学年) GXQ5 共轭体系质子平衡式 共轭体系 Cb mol/L NaAc与Ca mol/L HAc HAc Ac H [Ac ] C x x b − + − + = + 参考水准 H2O, HAc PBE PBE Cb [H ] [OH ] [Ac ]- - = + + − Ac H HAc [HAc] a y C y − + + = + [H ] [HAc] - [OH ] + − + Ca = 参考水准 H2O, Acx y
廢门我了化学北工学院 Analytical Chemistry分析化学 例题求0.10moNH4HF2溶液的pH 解:首先进行体系分析, 0.10 mol/L NH HF,->0.10 mol/L NH F+0.10 mol/L HF 体系中的酸NH4+,HF;pK2(NH4)=9.25>>pK2(HF)=3.17 体系中的碱:F构成缓冲体系HF==F+H pH=pKa +lg=3.17+ 0.10 3.17 0.10 h=K a-[HI+OH °C+[H]-OH1什么情况下可用最简式? 对缓冲体系HA、H+A,若共轭酸碱对的浓度相差 不大,pH≈pKa,可由此估计[和[OH],并依此判断该 用近似式、最简式或精确式。 2005-10 分析化学教程(2005-206学年) GXQ6
化学化工学院 Analytical Chemistry 分析化学 2005-10 分析化学教程（2005-2006学年) GXQ6 解：首先进行体系分析， 0.10 mol/L NH4HF2 0.10 mol/L NH4F+ 0.10 mol/L HF 体系中的酸 NH4 + ，HF； 体系中的碱：F - p (NH ) 9.25 p (HF) 3.17 a 4 = a = + K K 构成缓冲体系 3.17 0.10 0.10 pH = p + lg = 3.17 + lg = a b a C C K 对缓冲体系 ，若共轭酸碱对的浓度相差 不大，pH pKa ，可由此估计[H+ ]和[OH- ]，并依此判断该 用近似式、最简式或精确式。 HA H A + − + 例题 求0.10 mol/L NH4HF2 溶液的pH。 HF F - + H + [H ]-[OH ] [H ] [OH ] [H ] + − + − + + − + = b a a C C K 什么情况下可用最简式？
廢门我了化学北工学院 Analytical Chemistry分析化学 343缓冲容量、缓冲指数与有效缓冲范围 buffer capacity buffer index buffer intensity buffer value 缓冲指数是指缓冲溶液抵御pH值变化的能力。缓冲容量 OH B=d6 da H p H p HB→H++B pH H HB<H++B 式中a与b分别代表加入的强酸或强碱的浓度。 缓冲指数是溶液的一个状态参数,当溶液的状态发生变化时, 缓冲指数也发生变化。 例如,当缓冲溶液被稀释时;往缓冲溶液中加入酸或碱时。 2005-10 分析化学教程(2005-2006学年 GXQ7
化学化工学院 Analytical Chemistry 分析化学 2005-10 分析化学教程（2005-2006学年) GXQ7 3.4.3 缓冲容量、缓冲指数与有效缓冲范围 buffer capacity buffer index buffer intensity buffer value 缓冲指数 是指缓冲溶液抵御pH值变化的能力。缓冲容量 dpH d dpH db a = = − HB → H + B + OHpH HB H + B + H+ pH 式中a与b分别代表加入的强酸或强碱的浓度。 缓冲指数是溶液的一个状态参数，当溶液的状态发生变化时， 缓冲指数也发生变化。 例如，当缓冲溶液被稀释时；往缓冲溶液中加入酸或碱时
廢门我了化学北工学院 Analytical Chemistry分析化学 The definition of buffer capacity (Kellner) Buffer capacity is defined as the number of moles of strong acid or base required to change the ph of 1 l of buffer solution by one ph unit 允许的增量 △pH< △c(H)或△c(OH) 2005-10 分析化学教程(2005-2006学年 GXQ8
化学化工学院 Analytical Chemistry 分析化学 2005-10 分析化学教程（2005-2006学年) GXQ8 The definition of buffer capacity (Kellner) Buffer capacity is defined as the number of moles of strong acid or base required to change the pH of 1 L of buffer solution by one pH unit. + - ⎯⎯⎯⎯⎯→ pH (H ) (OH ) c c 允许的增量 或
廢门我了化学北工学院 Analytical Chemistry分析化学 影响缓冲指数的因素讨论: 设一缓冲体系(HA-NaA)由 CuamolLha和cAmo/L的 NaA构成,总浓度c=c+cA。若以HA和H2O为参考水准: PBE: [H=[OH ] +[A]-CA 若在该体系加入强碱,并使强碱的浓度为b, PBE: H=[OH +[A]-CA -b 推导过程 db =23{H+]+[OH]+ CK,H dph (K+[H+)2 β=(Btr+oH+HA =2.3 cAh] HA (K+[H])2 2005-10 分析化学教程(2005-2006学年 GXQ9
化学化工学院 Analytical Chemistry 分析化学 2005-10 分析化学教程（2005-2006学年) GXQ9 影响缓冲指数的因素讨论： ( HA) H OH = + + − + 设一缓冲体系（HA—NaA）由cHAmol/L HA 和 cA mol/L 的 NaA构成，总浓度c= cHA + cA。若以HA和H2O为参考水准： PBE： A - [H ] =[OH ]+[A ]− c + − 若在该体系加入强碱，并使强碱的浓度为b， PBE： = + − c − b + − A - [H ] [OH ] [A ] } ( [H ]) [H ] 2.3{[H ] [O H ] dpH d + 2 + + − + = = + + a a K b cK 推导过程 HA 2 ( [H ]) [H ] 2.3 + + + = a a K cK
廢门我了化学北工学院 Analytical Chemistry分析化学 推导过程 PBE: [H=[OH +[A]-CA-b b=[H]+[OH]+[A]-CA=[H]+-+ [H]Ka+[H+] A CK db= d[h H](Ka+{团H dph =d(/ d= d[Ht] 23[H] db B 23{[H]+[OH]+ CKaHTI dph (K, +H D 2005-10 分析化学教程(2005-2006学年 GXQ10
化学化工学院 Analytical Chemistry 分析化学 2005-10 分析化学教程（2005-2006学年) GXQ10 推导过程 A A - [H ] [ ] [H ] [OH ] [A ]- [H ] c K H K c K b c a w a − + = − + + = − + + + + + − + d[H ] [H ] ( [ ]) d 1 2 2 + + + + =（− − − ） K H K c K b a w a PBE： = + − c − b + − A - [H ] [OH ] [A ] 2.3[H ] d[H ] dpH d( lg[H ]) + + + = − = − } ( [H ]) [H ] 2.3{[H ] [OH ] dpH d + 2 + + − + = = + + a a K b cK