缓冲容量与缓冲溶液.ppt

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 来衡量 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 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 0 06代入 2 10 式 得 解 1 加HCl时的缓冲容量 在1L缓冲溶液中加入0 005mol的HCl 则 例2 4的计算结果是 pH 0 07代入 2 10 式 得 2 加NaOH时的缓冲容量 在1L缓冲溶液中加入0 005molNaOH 则 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 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 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 例如 配制pH值为4 8的缓冲溶液 可选择HAc NaAc缓冲对 因为HAc的pKa 4 75 又如配制pH值为5 2的缓冲溶液 应选择KHC8H4O4 KNaC8H4O4缓冲对 因为KHC8H4O4的pKa 5 4 与欲配制缓冲溶液的pH值 5 2 最接近 2 要有一定的总浓度 一般在0 05mol L 1 0 20mol L 1之间较宜 其相应的 值在0 01 0 1之间 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 利用此式 只需按共轭酸碱溶液体积的比值配制缓冲溶液 代入 2 8 式 得 代入 2 11 式 得 例2 7用0 10mol L 1HAc和0 10mol L 1NaAc溶液配制pH 4 95的缓冲溶液100ml 计算所需两溶液的体积 解 已知 HB B 0 10mol L 1 即取0 10mol L 1HAc38 8ml和0 10mol L 1NaAc61 2ml混合可得pH 4 95的缓冲液100ml 故 另外 也常采用在一定量的弱酸溶液中 加入一定量的强碱 中和部分弱酸 即生成弱酸的共轭碱 的方法 必须明确两个问题 1 弱酸的物质的量 mol或mmol 必须多于强碱的物质的量 mol或mmol 2 反应时被中和弱酸的物质的量等于强碱的物质的量 也等于生成的共轭碱的物质的量 这样剩余的弱酸与生成的共轭碱组成缓冲对 例2 8现欲配制pH 5 0的缓冲溶液 试计算在50ml0 10mol L 1HAc溶液中加入0 10mol L 1的NaOH溶液多少毫升 解 设需加入的NaOH溶液为xml 则加入NaOH的物质的量为0 10 x mmol 生成的NaAc的物质的量也是0 10 x mmol 那么 全部中和NaOH后剩余的HAc的物质的量为 0 10 50 0 10 x mmol 已知 pKa 4 75pH 5 00代入 2 9 式 得 所以 在50ml0 10mol L 1HAc溶液中加入32 00ml0 10mol L 1NaOH溶液 即可得到pH 5 00的缓冲溶液 应该指出 用缓冲