酸碱缓冲溶液

若在该体系中加入强碱，使强碱的浓度为b, 得质子条件式
结合两微分式，得
对强酸构成的缓冲溶液： ≈ H+ 对强碱构成的缓冲溶液： ≈ OH对弱酸及其共轭碱构成的缓溶液冲液：
弱酸及其共轭碱构成的缓冲溶液于 pH = pKa 处，呈现极大值 max = 0.575 ca
(4). 酸碱缓冲溶液缓冲容量与缓冲范围 ① 缓冲物质总浓度越大，缓冲容量越大。过分稀释将导致缓冲能力的下降。 ② pH = Ka时， = max。 pH = pKa±1时， = 1/3 max，一般将此范围称为缓冲溶液的有效缓冲范围。 pH = pKa±2时， = 1/25 max。 (5) 缓冲溶液缓冲容量与pH关系图 下图是0.1 mol/L HAc ~ NaAc 缓冲溶液的缓冲容量随溶液pH变化的 ~ pH 分布图
另以B-和H2O为零水准，得质子条件式
根据离解平衡和上述推导，得
<1> 这是计算由弱酸及其共轭碱构成的缓冲溶液[H+]的精确式。一般情况下，很少用 到精确式计算，工作中往往可根据具体的情况作出合理的简化。 在酸性介质(pH < 6)时，
在碱性介质(pH > 8)时，
当cHB和cB-都比较大，且HB的酸性不是太弱也不是太强时， 满足
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四、酸碱缓冲溶液
1. 酸碱缓冲溶液的分类 酸碱缓冲溶液是一种能对溶液的酸度起稳定作用的溶液体系，它能使溶液不 因外加少量酸、碱或溶液的稀释而发生显著变化。 酸碱缓冲溶液可分为两类： ① 弱酸及其共轭碱共存的溶液，基于弱酸（碱）的离解平衡以控制[H+]，如 HAc – Ac-, NH4+ -NH3, (CH2)6N4H+-(CH2)6N4等。 ② 强酸或强碱溶液，基于外加少量酸、碱时pH的相对改变不大达到控制pH值 的作用。 2. 酸碱缓冲溶液pH值的计算 设弱酸HB及其共轭碱B-共存构成的酸碱缓冲溶液， 弱酸型体HB的浓度为cHB， 共 轭碱型体B-的浓度为cB-，电离常数为Ka。 以HB和H2O为零水准，得质子条件式
例题2：由 其缓冲指数为多少?( )
按体积比 3:1 配成的缓冲溶液，
4. 缓冲溶液的选择原则 （1）缓冲溶液对测量过程应没有干扰； （2） 所需控制的pH应在缓冲范围之内， 如果缓冲溶液是由弱酸及其共轭碱组成， pKa 应尽量与所需控制的pH一致，即pKa≈pH； （3）缓冲溶液应有足够大的缓冲指数，以满足实际工作的需要； （4）缓冲物质应廉价易得，避免污染。
3. 缓冲容量、缓冲指数与缓冲范围 (1) 缓冲容量：是指缓冲溶液抵御外加强酸或强碱导致pH变化的能力。 (2) 缓冲指数：是衡量缓冲容量大小的量。缓冲指数的定义为：
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。前面的负号是为保证b为 正值。 (3). 酸碱缓冲容量的计算 设一酸碱缓冲体系，HB - B-, 其浓度分别为 cHB和cB-, 总浓度： 以HB和H2O为零水准，得质子条件式
则式<1>可简化为
<2>
取对数，得
<3> 式<3>是计算酸碱缓冲溶液pH值常用的最简式。
例题1：求0.10 mol/L NH4HF2 溶液的pH。 [分析] 体系0.10 mol/L NH4HF2实际是由0.10 mol/L NH4F + 0.10 mol/L HF构成。 体系中的酸型体有NH4+和HF, 离解常数的对数分别为： pKa(NH4+) = 9.25, pKa(HF) = 3.17, 显然 Ka(HF) >> Ka(NH4+)，NH4+的离解被抑制。体系中的碱型体有F-。因此该体 系主要是HF-F-构成的缓冲体系。因浓度较大，采用最简式计算。