第三章缓冲溶液

第二节 缓冲溶液pH值的计算
一、缓冲溶液pH值的计算公式 二、缓冲溶液pH值的计算
一、缓冲溶液pH的计算公式
在HB-NaB组成的缓冲溶液中，存在下列 质子传递平衡：
HB+H2O H3O+ +B
NaB
Na+ + B-
Ka
[H3O ][B ] [HB]
[H3O
]
Ka
[HB] [B ]
lg[H3O ]
• 解 根据题意，在该缓冲溶液中弱酸、共 轭碱的物质的量分别为
• n (H2PO4-)＝10mL×0.1mol·L-1＝1.0 mmol
• n（ HPO42-）＝1.0mL×0.2 mol·L-1
•
＝0.2 mmol
pH
pKa
lg
n(HPO24- ) n(H2PO-4 )
7.21
lg
0.2mmol 1.0mmol
一、缓冲容量 （一）缓冲容量的概念
定义：缓冲容量---使单位体积的缓冲溶液
（1L,1ml）pH改变1个单位时所需加一元 强酸（一元强碱）的物质的量（mol）.
用符号β表示。
def
β=
dna b
V dpH
β单位： mol·L-1 pH -1
（二）影响缓冲容量的因素
从缓冲容量的定义公式，可推导出缓冲容 量β与缓冲溶液的总浓度c总以及[HB]和[B-]的
n余(HAc)= 0.3 mol·L-1×10 mL– 0.10 mol·L-1×10mL
=2mmol
该溶液是缓冲溶液，缓冲对为：HAc-NaAc。
pH pKa
lg nAcnHAc
4.74 lg 1mmol 2mmol
4.75 0.3 4.45
第三节 缓冲容量和缓冲溶液的配制
一、缓冲容量 二、缓冲溶液的配制
数Ka值, 其次决定于缓冲比。 当pKa值一定，其pH值随着缓冲比改变而
改变。当缓冲比为1时，pH=pKa
(2)当共轭酸碱的原始浓度相同时：
c B V B
V B
pH = pKa + lg c HB V HB pH = pKa + lg V HB
式中V(HB)、V(B-)为共轭酸碱混合前的体积
(3)当共轭酸碱的体积相同时：
0.2 mol·L-1
2. 缓冲容量和缓冲比的关系
对于同一缓冲系，当总浓度相同时，缓 冲比越接近1，其缓冲容量就越大。缓冲比 越远离1，其缓冲容量就越小；当缓冲比等 于1时（pH=pKa） ，缓冲系有最大缓冲容量。
1 10
（三）缓冲范围
பைடு நூலகம்
pH
pKa
lg
c共轭碱 c共轭碱
pKa
lg
cB cHB
(4)当共轭酸碱的原始浓度和体积都不同时：
nB
pH = pKa + lg n HB
(5)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。
• 例3-1 计算0.10mol·L-1NaH2PO410mL与0.2 mol·L-1Na2HPO41.0mL混合溶液的pH（已 知H2PO4-的pKa=7.21）。
0.10 mol·L-1 HAc — 0.10 mol·L-1 NaAc溶液
能抵抗少量外加强酸、强碱或稍加稀释，而 维持pH基本不变的溶液称为缓冲溶液。
缓冲溶液对强酸、强碱或稀释的抵抗作用 称为缓冲作用。
二、缓冲溶液的组成
缓冲溶液一般由具有足够浓度的共轭酸碱对 组成。
如HAc-Ac- 、NH4+-NH3 、 H2PO4-- HPO42- 等。 在缓冲溶液中，共轭酸碱对称为缓冲系或
lg
Ka
lg
[HB] [B ]
整理得
pH
pKa
lg
[B ] [HB]
pKa
lg
[共轭碱] [弱酸]
上式称为Henderson-Hasselbalch方程式， 又称为缓冲公式.
式中pKa为弱酸解离常数的负对数， [HB]和[B-]均为平衡浓度。[B-]/[HB]比值称 为缓冲比.
由缓冲公式可知： (1)缓冲溶液的pH首先取决于弱酸的解离常
7.21
0.70
6.51
例: 将0.3mol·L-1的HAc溶液10mL和 0.1mol·L-1的NaOH溶液10mL混合成 溶液，计算该溶液的pH值。
• （已知HAc的pKa=4.75）
解： HAc＋NaOH = NaAc+H2O
n（NaAc)= nNaOH= 0.1mol·L-1×10mL
=1 mmol
ΔpH=0.09 c.混合溶液A + 少量水稀释,pH值亦基本不变.
NaCl溶液中加入HCl 到0.010 mol·L-1 ，溶 液的pH由7变为2，改 变了5个pH单位。
0.10 mol·L-1 NaCl溶液
0.10 mol·L-1 HAc - 0.10 mol·L-1 NaAc溶液溶液中 加入HCl到0.010 mol·L-1 ， 溶液的pH由4.75变为4.66， 改变仅0.09pH单位。
b. 1L H2O +0.01molNaOH : pH=12.00 ΔpH=5.00
1L浓度均为0.10 mol·L-1的HAc和NaAc 混合溶液A: pH=4.75 a.混合溶液A + 10mmolHCl : pH=4.66
ΔpH=0.09 b.混合溶液A + 10mmolNaOH : pH=4.84
关系：
2.303[HB][B ] / c总
上式表明，缓冲容量随c总及[B-] 、 [HB]的改 变而改变。由于[B-]及[HB]决定的缓冲比影 响缓冲溶液的pH，所以缓冲容量也随缓冲溶 液pH的变化而变化。
1. 缓冲容量与总浓度的关系
对于同一缓冲系，当缓冲比一定时，c总浓 度 越 大 , 缓 冲 容 量 就 越 大 。 一 般 c 总 :0.05 ~
缓冲对。
组成示意图
共轭酸
HAc
NH4Cl H2PO4-
共轭碱
NaAc
NH3·H2O HPO42-
抗碱成分
缓冲系
抗酸成分
实际应用中，还可用酸碱反应的生 成物与剩余的反应物组成缓冲系：
弱酸(过量）＋强碱 ： HAc(过量)＋NaOH = NaAc+H2O
强酸＋弱酸的共轭碱(过量) ： HCl＋NaAc (过量) = HAc +H2O
第三章 缓冲溶液
第一节 缓冲溶液的质子转移平衡 第二节 缓冲溶液pH值的计算 第三节 缓冲容量和缓冲溶液的配制 第四节 缓冲溶液在医学上的意义
第一节缓冲溶液的质子转移平衡 一、缓冲溶液的概念
室温时 H2O : pH=7.00
a. 1L H2O + 0.01molHCl : pH=2.00 ΔpH=5.00