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五 缓冲溶液1 缓冲溶液组成缓冲机制2 缓冲溶液的pH计算3 缓冲容量和缓冲范围4 缓冲溶液的实际意义 1 缓冲溶液组成及缓冲机制 0 10mol L 1NaCl溶液 NaCl溶液中加入HCl到0 010mol L 1溶液的pH由7变为2 改变了5个pH单位 0 10mol L 1HAc 0 10mol L 1NaAc溶液 0 10mol L 1HAc 0 10mol L 1NaAc溶液溶液中加入HCl到0 010mol L 1溶液的pH由4 75变为4 74 改变仅0 01pH单位 缓冲溶液 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 缓冲溶液所具有的抵抗外加少量强酸或强碱的作用 一 缓冲溶液 较浓的强酸 强碱也具有缓冲作用 但实际上很少作为缓冲溶液使用 通常我们所说的缓冲溶液 一般是由足够浓度的共轭酸碱对的两种物质组成 二 缓冲溶液的组成 缓冲溶液一般由足够浓度的共轭酸碱对的两种物质组成 组成缓冲溶液的共轭酸碱对的两种物质合称为缓冲系 buffersystem 或缓冲对 bufferpair HAc NaAc NH3 NH4Cl 常见的缓冲系 三 缓冲溶液的缓冲作用机制 以HAc NaAc缓冲溶液为例 与酸作用 少量H 平衡向左移动 以HAc NaAc缓冲溶液为例 与碱作用 少量OH 平衡向右移动 以HAc NaAc缓冲系为例 由于同离子效应 达平衡时 HAc几乎完全以分子状态存在 所以溶液中含有大量的HAc与Ac 且为共轭酸碱对 1 Ac 共轭碱 为缓冲溶液的抗酸成分 2 HAc 弱酸 为缓冲溶液的抗碱成分 HAc H2OH3O Ac NaAcNa Ac 大量 大量 总之 由于缓冲溶液中同时含有较大量的弱酸 抗碱成分 和共轭碱 抗酸成分 它们通过弱酸解离平衡的移动以达到消耗掉外来的少量强酸 强碱 或对抗稍加稀释的作用 使溶液的H 离子或OH 离子浓度没有明显的变化 因此缓冲溶液具有缓冲作用 但缓冲溶液的缓冲作用不是无限的 2 缓冲溶液的pH一 缓冲溶液pH的计算公式二 缓冲溶液pH的计算公式的校正 一 缓冲溶液pH的计算公式 以HB NaB表示缓冲系 溶液中存在如下质子转移平衡 HB的浓度为b HB 或称起始浓度 配制浓度 NaB的浓度为b NaB HB解离部分的浓度为b H3 O 则 HB 平 b HB b H3 O B 平 b NaB b H3 O HB 平 b HB B 平 b NaB b B 若缓冲溶液的体积以V表示 则 由上式可得缓冲溶液的pH值取决于弱酸的解离常数Ka及 B HB 缓冲比 所以式子可改写为 1 缓冲溶液的pH值首先取决于弱酸的离解常数Ka值 即主要取决于共轭酸的性质 Ka值于温度有关 所以温度对缓冲溶液的pH有影响 主要对Ka与水的KW均有影响 2 其次取决于缓冲对浓度的比例 缓冲比 当pKa一定时 pH值随着缓冲比的改变而改变 缓冲比为1时 pH pKa 3 当加入少量水稀释溶液时 缓冲溶液的缓冲比不变 即缓冲溶液有一定的抗稀释能力 一 缓冲容量二 影响缓冲容量的因素三 缓冲范围 3 缓冲容量和缓冲范围 3 缓冲容量和缓冲范围 一 缓冲容量任何缓冲溶液的缓冲能力都是有一定限度的 即当强酸或强碱超过一定量时 缓冲溶液的pH将发生较大的变化 从而失去缓冲能力 因此缓冲容量来衡量缓冲溶液的缓冲能力的大小 缓冲容量定义为 利用上式可以推导出缓冲容量的计算公式 二 影响缓冲容量 的因素 向50 0mL总浓度为0 2mol L 1HAc Ac 的缓冲溶液中 加入0 05mL1 0mol L 1的NaOH溶液 根据不同缓冲比时 各溶液pH的变化情况 可算出相应的 同一缓冲体系 缓冲比一定 总浓度愈大 缓冲容量愈大 同一缓冲体系 总浓度一定 缓冲比越接近1 缓冲容量越大 缓冲比等于1 缓冲容量最大 总浓度相同的缓冲溶液 具有相同的 极大值 与缓冲系的种类无关 极大 0 576c总 影响缓冲容量的因素 缓冲溶液的总浓度和缓冲比 三 缓冲范围 缓冲溶液pH pKa 1变化范围称为缓冲范围 缓冲系不同 各弱酸的pKa不同 则缓冲范围不同 4 缓冲溶液的实际意义 通常用HF和NH4F的混合溶液清洗半导体器件硅片表面的氧化物 SiO2 在一定的PH下使SiO2成为SiF4气体而除去 金属器件进行电镀时的电镀液常用缓冲溶液来控制一定的