缓冲容量与缓冲溶液

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molL-1pH-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（210）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（210）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110和101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=pKa1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0.05molL-10.20molL-1之间较宜，其相应的值在0.010.1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（28）式，得,代入（2.11）式，得,例2-7用0.10molL-1HAc和0.10molL-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-=0.10molL-1,即取0.10molL-1HAc38.8ml和0.10molL-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50ml0.10molL-1HAc溶液中加入0.10molL-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(0.10500.10 x)(mmol)。,已知：pKa=4.75pH=5.00代入（29）式，得,所以，在50ml0.10molL-1HAc溶液中加入32.00ml0.10molL-1NaOH溶液，即可得到pH=5.00的缓冲溶液。应该指出，用缓冲方程