分析化学教学课件 6酸碱缓冲液.pptVIP

§4 酸碱缓冲溶液 酸碱缓冲溶液：指弱酸和共轭碱溶液、弱碱和共轭酸溶液、两性物质。 作用：在一定程度和范围内稳定溶液的酸碱度，减小和消除加入少量酸、碱(化学反应产生的少量酸、碱)或适度稀释对溶液 pH 的影响，使其不致发生显著变化。 根据作用不同，酸碱缓冲溶液分为两类： 一般缓冲溶液——控制溶液酸度； 标准缓冲溶液——用作测量溶液pH时的参比溶液。 一、缓冲溶液 pH 的计算 (一) 一般缓冲溶液 如：HA + NaA，浓度分别为 MBE： CBE： 将(1)代入(3)得： 将(4)代入(2)得： 将(4)、(5)代入下式得： ◆近似处理 1．pH≤6时： 2．pH≥8时： 例 5：在25.0 mL 0.10 moL·L-1H3PO4溶液中，加入30.0 mL 0.10 moL·L－1NaOH溶液，计算溶液的pH值。 解： (二) 标准缓冲溶液 例 6：考虑离子强度影响，计算下列缓冲溶液的pH值。 解： 例7：计算 二、缓冲容量(缓冲指数) 缓冲容量：衡量缓冲溶液缓冲能力大小的尺度。 数学表达式为：β = db/dpH = －da/dpH 物理意义：使1升溶液的pH增加(或减小)dpH单位时所需强碱(或强酸)的量为db(或da)(mol)。 ① ② HAc-NaAc缓冲体系： pKa = 4.74，缓冲范围为3.74～5.74 NH3-NH4Cl缓冲体系： pKb = 4.74， pKa = 9.26，缓冲范围为8.26～10.26 四、缓冲溶液的选择与配制 (一)缓冲溶液的选择 选择依据： （1）缓冲范围：pH = pKa ± 1 (或 pOH = pKb ± 1)； （2）缓冲组分对分析反应不干扰； （3）具有一定的总浓度(0.01～1mol·L－1)。 pH 2～12：选择弱酸及其共轭碱或弱碱及其共轭酸组成的缓冲溶液控制溶液酸度； pH≤2 ：选择强酸控制溶液酸度； pH ≥12 ：选择强碱控制溶液酸度。 (二)缓冲溶液的配制 §5 酸碱指示剂 一、指示剂的作用原理 酚酞： 二、指示剂变色的 pH 范围 HIn H+ + Inˉ (1)当[In-]≥10[HIn]时， 此时Ka≥10[H+]，即 pH≥pKa +1 (2)当[HIn]≥10[In-]时， 此时[H+]≥10Ka，即 pH≤pKa -1 (3)当[In-] = [HIn]时， 此时[H+] = Ka，即pH = pKa，为指示剂的理论变色点。 当溶液酸度处于 pKa-1＜pH＜pKa + 1 范围内，观察到的是指示剂颜色逐渐变化的混合色； 当溶液酸度从pH≤pKa-1 → pH ≥pKa+1，才能观察到指示剂颜色由酸型色 → 碱型色；或当溶液酸度从pH≥pKa+1 → pH≤pKa-1，才能观察到指示剂颜色由碱型色 → 酸型色。 ∴酸碱指示剂的理论变色范围：pH = pKa ± 1 注意：指示剂理论变色范围与缓冲范围含义的区别。 酚 酞：pKa= 9.1 理论变色范围为 pH 8.1～10.1 实际变色范围为 pH 8.0～9.6 指示剂的变色范围由人目测决定，与理论变色范围并不一致。 确定指示剂的实际变色范围时，并不要求指示剂完全从酸型色变化到碱型色，或完全从碱型色变化到酸型色；只需要在指示剂的变色范围内找出能明显变色的点即可。 常用酸碱指示剂的变色范围见p172表6-3。 肉眼观察指示剂的颜色变化约有0.2～0.5 pH单位误差，称为观测终点的不确定性，用△pH表示： △pH= pHep－pHsp 三、影响指示剂变色范围的因素 (一)指示剂用量 双色指示剂：变色范围不受用量的影响，但颜色的观察会受影响。另外，指示剂的变色也会消耗滴定剂，从而引起误差。 单色指示剂：变色范围受用量的影响。 酚酞肉眼观察到的最低浓度： 则 [H+] 增加。 ∴指示剂将在 pH 较小时变色(即酸度较高时)。 (二)温度 温度变化会引起指示剂的解离常数