第四章酸碱滴定法（课件）《分析化学(邢文卫)》缓冲溶液（ 化学工业出版社第三版）

缓冲溶液 缓冲溶液 一、缓冲溶液的基本概念 二、缓冲溶液pH值的计算 三、缓冲容量 四、缓冲溶液的配制 五、混合指示剂 一、缓冲溶液的基本概念 缓冲溶液：能抵抗外加少量 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。 抗酸、抗碱、抗稀释 缓冲溶液的组成：由足够浓度、适当比例的弱 的共轭酸碱对混合组成。 缓冲系(buffer system)或缓冲对(buffer pair)： 构成缓冲溶液的共轭酸及其共轭碱。 （一）缓冲作用 　　　抵抗外来少量强酸、强碱或少量水稀释而保持本身pH值基本不变的作用称为缓冲作用。 具有缓冲作用的溶液称为缓冲溶液。 较浓的强酸或强碱也具有缓冲作用。 （二）缓冲溶液的组成 　　　缓冲溶液是由足够浓度的共轭酸碱对两种物质组成的。例如：HAc－NaAc、NH3-NH4Cl、NaH2PO4-Na2HPO4等。（ 强酸或强碱缓冲溶液除外） 　　　组成缓冲溶液的共轭酸碱对被称为缓冲系或缓冲对。 （三）缓冲对 H3Cit/NaH2Cit; HAc/NaAc; NH4Cl/NH3; TrisHCl / Tris H2CO3/NaHCO3; NaHCO3/Na2CO3; KH2PO4/Na2HPO4; H2C8H4O4/KHC8H4O4 缓冲溶液性质 　　　抗酸/碱, 抗稀释作用: 因为缓冲溶液中具有抗酸成分和抗碱成分，所以加入少量强酸或强碱，其pH值基本上是不变的。稀释缓冲溶液时，酸和碱的浓度比值不改变，适当稀释不影响其pH值。 酸碱缓冲溶液 缓冲溶液是指对体系的某种组分或性质起稳定作用的溶液。酸碱缓冲溶液对溶液的酸度起稳定的作用。 酸碱缓冲溶液在分析化学中的应用是多方面的，就其作用可分为两类：一类是用于控制溶液酸度的一般酸碱缓冲溶液，这类缓冲溶液大多是由一定浓度的共轭酸碱对所组成。另一类是标准酸碱缓冲溶液，它是由规定浓度的某些逐级离解常数相差较小的单一两性物质，或由不同型体的两性物质所组成。 一、缓冲溶液pH的计算 (一) 一般缓冲溶液 现以一元弱酸及其共轭碱缓冲体系为例来讨论。设弱酸(HA)的浓度为ca mol·L-1 ，共轭碱(NaA)的浓度为cb mol·L-1。 对HA-H2O而言 PBE: [H+]=[OH-]+[A-] 则 [HA]=ca-[A-]= ca-[H+] +[OH-] 对A--H2O而言 PBE： [H+]+[HA]=[OH-] 则 [A-]= cb-[HA]=cb+[H+] -[OH-] 将上二式代入： Ka=[H+][A-]/[HA] 得：[H+]= Ka[HA]/[A-] [H+]= Ka(ca-[H+]+[OH-])/(cb+[H+]-[OH-]) 上式是计算一元弱酸及其共轭碱或一元弱碱及其共轭酸缓冲体系pH值的通式，即精确公式。上式展开后是一个含[H+]的三次方程式，在一般情况下使用时常作近似处理。 1.如果缓冲体系是在酸性范围内（pH＜6）起缓冲作用(如HAc-NaAc等)，溶液中[H+]>>[OH-]。 则 [H+]= (ca-[H+])/(cb+[H+])Ka 或 pH=pKa+lg(cb+[H+])/(ca-[H+]) 2.如果缓冲体系是在碱性范围内（pH＞8）起缓冲作用(如NH3-NH4Cl等)，溶液中[OH-] >>[H+]可忽略[H+]，则 [H+]= Ka’(ca+[OH-])/(cb-[OH-]) 或 pH=pKa’ +lg(cb-[OH-])/(ca+[OH-]) 3.若ca、cb远较溶液中［H+］和［OH-］大时，既可忽略水的离解，又可在考虑总浓度时忽略弱酸和共轭碱（或弱碱与共轭酸）的离解 [H+]= Ka·ca/cb pH=pKa+lgcb/ca (二) 标准缓冲溶液 前面曾讲到，标准缓冲游液的pH值是经过实验准确地确定的，即测得的是H+的活度。因此，若用有关公式进行理论计算时，应该校正离子强度的影响，否则理论计算值与实验值不相符。例