酸碱缓冲溶液讲解
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甲基橙
+
N
(CH3)2
H NN
(CH3)2
SO3-
OHH+
N
pKa = 3.4
NN
酚酞 HO
OH
O
OH-
C OH
H+
C
COO-
pKa = 9.1
SO3OCOO-
3.5.1 酸碱指示剂的作用原理及变色范围
作用原理
HIn
H In
pKa
indicator
酸色
碱色
Ka
[H ][In ] [HIn]
[In ] [HIn]
0.0
范
0 2 4 6 8围
滴定指数：pT
甲基橙指示剂的变色范围示意图 pH
颜色 指示剂 酸色 过度 碱色 pKa pT 变色范围
甲基橙 红 橙 黄 3.4 4.0 3.1~4.4
甲基红 红 橙 黄 5.2 5.2 4.4~6.2
酚酞 无色 粉红 红 9.1
8.0~9.6
3.5.2 影响指示剂变色范围的各种因素
1）HF-F-，pKa = 3.17 2）HAc-Ac-， pKa = 4.76
有效缓冲范围
2.17 ~ 4.17 3.76 ~ 5.76
3）H2PO4-—HPO42-，pKa2 = 7.21
6.21 ~ 8.21
4）Na2B4O7， pKa = 9.18
8.18 ~ 10.18
B4O
2 7
5H 2O
用量的影响
双色指示剂 例如甲基橙
•指示剂的用量 •温度的影响——对Ka的影响 •离的子差强别度增的大影响——Ka与Kac
•溶剂的影响
[In ] [HIn]
Ka [H
]
[H ]一定，[[HInIn]]也确定，即变色点和变色范围不受影响。
但酸碱指示剂本身具有酸碱性质，也会与滴定剂作用，用量 过大会引起较大的误差，尤其是对微量滴定而言。
→缓冲溶液通常由浓度较大的弱酸及其共轭碱所组 成 。 pH 范 围 一 般 为 2 ～ 1 2 。 例 如 ， HAc-Ac-， NH4Cl-NH3等。
→强酸（pH<2）或强碱（pH>12）溶液也是缓冲溶 液，可以抵抗少量外加酸或碱的作用，但不具有
抗稀释作用。
2 缓冲溶液pH值的计算（例21，22，23）
Ka [H
]
作用于人眼的颜色由 [In ] 确定，而 [In ] 又由 Ka 确定，
[HIn]
[HIn]
[H ]
因此可由颜色的变化判断[H+]的变化，确定滴定的终点。
理论变色范围
pKa1
0.1 [In ] 10 [HIn]
分布系数
1.0
0.8 HIn
0.6
0.4 0.2
In
指
示
剂
变
色
理论变色点：pKa
单色指示剂
例如酚酞
设指示剂的总浓度为 c , 碱型引起传感器（如 人的眼睛）响应的最小浓度为 a ，这是一个 固定的值， 那么：
Ka [H
]
[In ] [HIn]
c
a
a
Fra Baidu bibliotek
C
H+
pH
终点 提前
3.5.3 混合指示剂
作用原理 分类
解
已知 NH 3 的 Kb
1.6
10
5
，NH
4
的
K
a
Kw Kb
5.6
10
10
，由于
c
NH
4
和 cNH3 均较大，
故可采用（2-33）式计算，求得
pH
pK a
lg cNH3
c NH
4
9.26 lg 0.20 0.10
=9.56
例3.今由某弱酸HB及其盐配制缓冲溶液，其中HB的浓度为 0.25mol/L。于此100ml缓冲溶液中加入200mg NaOH (忽略 溶液体积的变化），所得溶液的PH为5.60。问原来所配制 的缓冲溶液的PH为多少？
→强碱控制溶液pH时， 2.3[OH ]
→弱酸控制溶液pH（pH=pKa±1）时，
2.3HAA CHA
当Ca/Cb=1：1时，pKa=pH时，β有极值。
缓冲范围：pH=pKa±1。
4 缓冲容量（buffer capacity）
→某缓冲溶液因外加强酸或强碱的量为ΔC而发生 pH的变化，变化的幅度为ΔpH，β为ΔpH区间缓 冲溶液所具有的平均缓冲指数。
3.4 缓冲溶液
3.4.1 缓冲溶液的定义与种类 3.4.2 buffer pH 3.4.3 缓冲容量、缓冲指数、及有效缓冲范围 3.4.4 缓冲溶液的选择 3.4.5 标准缓冲溶液
1 酸碱缓冲溶液定义
→ Buffer solution，一种能对溶液的酸度起稳定作 用的溶液。若往缓冲溶液中加入少量酸或少量碱， 或因溶液中发生的化学反应产生了少量的酸或碱， 或将溶液稍加稀释，溶液的酸度基本不变。
HB+NaOH =NaB+H2O 原来：0.25 0.05 X
(0.2/40)
现在：025－0.05
pH
pK a
lg
Cb Ca
因此：PH＝5.45
X+0.05 X=0.35mol/L
3 缓冲指数（buffer index）
→定义：表示相关酸碱组分分布线的斜率，
具有加和性。
dC
dpH
→强酸控制溶液pH时， 2.3[H ]
→近似式：
[H
]
Ka
Ca [H ] Cb [H ]
[H
]
Ka
Ca Cb
[OH [OH
] ]
（当pH≤6时） （当pH≥8时）
→最简式：当Ca，Cb≥20[H+]或Ca，Cb≥20[OH-]时
[H ] Ka Ca Cb
pH
pK a
lg
Cb Ca
例 21 计算 0.10 mol·L-1 NH 4Cl 和 0.20mol·L-1 NH 3 缓冲溶液的 pH.
α=ΔC=βΔpH=（δ2A--δ1A-）CHA 其中，δ2A-和δ1A-分别为pH2和pH1的分布系数， CHA为分析浓度。 →缓冲容量的大小与缓冲物质的总浓度以及组成此 缓冲溶液的Ca/Cb有关。总浓度愈大（一般为0。 01～1mol/L之间）；Ca/Cb应在1/10～10/1范围 内，浓度愈接近1：1，缓冲容量愈大。
5 缓冲溶液选择的原则（附录 表2-1）
→缓冲溶液对测量过程应没有干扰。
→所需控制的pH应在缓冲溶液的缓冲范围之 内。如果缓冲溶液是由弱酸及其共轭碱组 成的，pKa值应尽量与所需控制的pH一致， 即pKapH。
→缓冲溶液应有足够的缓冲容量，以满足实 际工作的需要。
→缓冲物质应廉价易得，避免污染。
缓冲体系
2H 2BO3
2H 3BO 3
5）NH3-NH4+， pKa = 9.25
8.25 ~ 10.25
3.5 酸碱指示剂
3.5.1 酸碱指示剂的作用原理及变色范围 3.5.2 影响指示剂变色范围的各种因素 3.5.3 混合指示剂
3.5.1 酸碱指示剂的作用原理及变色范围
酸碱指示剂一般是有机弱酸或有机弱碱，其共轭酸碱形 式具有明显不同的颜色。
+
N
(CH3)2
H NN
(CH3)2
SO3-
OHH+
N
pKa = 3.4
NN
酚酞 HO
OH
O
OH-
C OH
H+
C
COO-
pKa = 9.1
SO3OCOO-
3.5.1 酸碱指示剂的作用原理及变色范围
作用原理
HIn
H In
pKa
indicator
酸色
碱色
Ka
[H ][In ] [HIn]
[In ] [HIn]
0.0
范
0 2 4 6 8围
滴定指数：pT
甲基橙指示剂的变色范围示意图 pH
颜色 指示剂 酸色 过度 碱色 pKa pT 变色范围
甲基橙 红 橙 黄 3.4 4.0 3.1~4.4
甲基红 红 橙 黄 5.2 5.2 4.4~6.2
酚酞 无色 粉红 红 9.1
8.0~9.6
3.5.2 影响指示剂变色范围的各种因素
1）HF-F-，pKa = 3.17 2）HAc-Ac-， pKa = 4.76
有效缓冲范围
2.17 ~ 4.17 3.76 ~ 5.76
3）H2PO4-—HPO42-，pKa2 = 7.21
6.21 ~ 8.21
4）Na2B4O7， pKa = 9.18
8.18 ~ 10.18
B4O
2 7
5H 2O
用量的影响
双色指示剂 例如甲基橙
•指示剂的用量 •温度的影响——对Ka的影响 •离的子差强别度增的大影响——Ka与Kac
•溶剂的影响
[In ] [HIn]
Ka [H
]
[H ]一定，[[HInIn]]也确定，即变色点和变色范围不受影响。
但酸碱指示剂本身具有酸碱性质，也会与滴定剂作用，用量 过大会引起较大的误差，尤其是对微量滴定而言。
→缓冲溶液通常由浓度较大的弱酸及其共轭碱所组 成 。 pH 范 围 一 般 为 2 ～ 1 2 。 例 如 ， HAc-Ac-， NH4Cl-NH3等。
→强酸（pH<2）或强碱（pH>12）溶液也是缓冲溶 液，可以抵抗少量外加酸或碱的作用，但不具有
抗稀释作用。
2 缓冲溶液pH值的计算（例21，22，23）
Ka [H
]
作用于人眼的颜色由 [In ] 确定，而 [In ] 又由 Ka 确定，
[HIn]
[HIn]
[H ]
因此可由颜色的变化判断[H+]的变化，确定滴定的终点。
理论变色范围
pKa1
0.1 [In ] 10 [HIn]
分布系数
1.0
0.8 HIn
0.6
0.4 0.2
In
指
示
剂
变
色
理论变色点：pKa
单色指示剂
例如酚酞
设指示剂的总浓度为 c , 碱型引起传感器（如 人的眼睛）响应的最小浓度为 a ，这是一个 固定的值， 那么：
Ka [H
]
[In ] [HIn]
c
a
a
Fra Baidu bibliotek
C
H+
pH
终点 提前
3.5.3 混合指示剂
作用原理 分类
解
已知 NH 3 的 Kb
1.6
10
5
，NH
4
的
K
a
Kw Kb
5.6
10
10
，由于
c
NH
4
和 cNH3 均较大，
故可采用（2-33）式计算，求得
pH
pK a
lg cNH3
c NH
4
9.26 lg 0.20 0.10
=9.56
例3.今由某弱酸HB及其盐配制缓冲溶液，其中HB的浓度为 0.25mol/L。于此100ml缓冲溶液中加入200mg NaOH (忽略 溶液体积的变化），所得溶液的PH为5.60。问原来所配制 的缓冲溶液的PH为多少？
→强碱控制溶液pH时， 2.3[OH ]
→弱酸控制溶液pH（pH=pKa±1）时，
2.3HAA CHA
当Ca/Cb=1：1时，pKa=pH时，β有极值。
缓冲范围：pH=pKa±1。
4 缓冲容量（buffer capacity）
→某缓冲溶液因外加强酸或强碱的量为ΔC而发生 pH的变化，变化的幅度为ΔpH，β为ΔpH区间缓 冲溶液所具有的平均缓冲指数。
3.4 缓冲溶液
3.4.1 缓冲溶液的定义与种类 3.4.2 buffer pH 3.4.3 缓冲容量、缓冲指数、及有效缓冲范围 3.4.4 缓冲溶液的选择 3.4.5 标准缓冲溶液
1 酸碱缓冲溶液定义
→ Buffer solution，一种能对溶液的酸度起稳定作 用的溶液。若往缓冲溶液中加入少量酸或少量碱， 或因溶液中发生的化学反应产生了少量的酸或碱， 或将溶液稍加稀释，溶液的酸度基本不变。
HB+NaOH =NaB+H2O 原来：0.25 0.05 X
(0.2/40)
现在：025－0.05
pH
pK a
lg
Cb Ca
因此：PH＝5.45
X+0.05 X=0.35mol/L
3 缓冲指数（buffer index）
→定义：表示相关酸碱组分分布线的斜率，
具有加和性。
dC
dpH
→强酸控制溶液pH时， 2.3[H ]
→近似式：
[H
]
Ka
Ca [H ] Cb [H ]
[H
]
Ka
Ca Cb
[OH [OH
] ]
（当pH≤6时） （当pH≥8时）
→最简式：当Ca，Cb≥20[H+]或Ca，Cb≥20[OH-]时
[H ] Ka Ca Cb
pH
pK a
lg
Cb Ca
例 21 计算 0.10 mol·L-1 NH 4Cl 和 0.20mol·L-1 NH 3 缓冲溶液的 pH.
α=ΔC=βΔpH=（δ2A--δ1A-）CHA 其中，δ2A-和δ1A-分别为pH2和pH1的分布系数， CHA为分析浓度。 →缓冲容量的大小与缓冲物质的总浓度以及组成此 缓冲溶液的Ca/Cb有关。总浓度愈大（一般为0。 01～1mol/L之间）；Ca/Cb应在1/10～10/1范围 内，浓度愈接近1：1，缓冲容量愈大。
5 缓冲溶液选择的原则（附录 表2-1）
→缓冲溶液对测量过程应没有干扰。
→所需控制的pH应在缓冲溶液的缓冲范围之 内。如果缓冲溶液是由弱酸及其共轭碱组 成的，pKa值应尽量与所需控制的pH一致， 即pKapH。
→缓冲溶液应有足够的缓冲容量，以满足实 际工作的需要。
→缓冲物质应廉价易得，避免污染。
缓冲体系
2H 2BO3
2H 3BO 3
5）NH3-NH4+， pKa = 9.25
8.25 ~ 10.25
3.5 酸碱指示剂
3.5.1 酸碱指示剂的作用原理及变色范围 3.5.2 影响指示剂变色范围的各种因素 3.5.3 混合指示剂
3.5.1 酸碱指示剂的作用原理及变色范围
酸碱指示剂一般是有机弱酸或有机弱碱，其共轭酸碱形 式具有明显不同的颜色。