第六节缓冲容量与缓冲溶液的配制.pptVIP

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）β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。 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。 　　所以，在50ml 0.10mol·L-1HAc溶液中 加入32.00ml 0.10mol ·L-1NaOH溶液，即 可得到pH=5.00的缓冲溶液。 　　应该指出，用缓冲方程式计算得到pH 值与实验测得的pH值是稍有差异的，可用 pH计进行校正。 配制缓冲溶液也可按照现成的配方进 行配制，在医学上广泛使用的缓冲溶液的 配方列于表2-3和表2-4，以便参考使用。 * 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mol·L-1 ·pH-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（2·10）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（2·10）式，得 （2）加NaOH时的缓冲容量：在1L缓冲溶 液中加入0.005mol NaOH，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1／10和10／1 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=pKa±1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。 1.2～2.2 2.2 ～4.0 4.0 ～5.8 3.7 ～5.6 5.8 ～8.0 8.0 ～10.0 9.2 ～11.0 强电解质 2.9(pKa1) 5.4(pKa2) 4.75 7.2 (pKa2) 9.2 10.3 (pKa2) HCl-KCl H2C8H4O4(邻苯二甲酸)-NaOH KHC8H4O4(邻-苯二甲酸氢钾)-NaOH HAc—NaAc KH2PO4 —Na2HPO4 H3BO3 —NaOH NaHCO3 —Na2CO3 缓冲范围 作为弱酸的pKa 缓冲溶液的组成 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0.05mol·L-1～0.20mol·L-1 之间较宜， 其相应的β值在0.01～0.1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（2·8）式，得 代入（2.11）式，得 例2-7用0.10mol·L-1 HAc和0.10mol·L-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-]=0.10mol·L-1 即取0.10mol·L-1HAc38.8ml和0. 10mol·L-1 NaAc61.2ml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