缓冲溶液的原理及应用.doc

缓冲溶液的原理及应用 学院：生化学院 班级：化学131班 姓名：余丹妮 指导老师：李良超 成绩：＿＿＿ 自评：＿96＿＿ 他评：＿98＿＿ 2013年12月20日 缓冲溶液的原理及应用 姓名：余丹妮 化学131（学号 【摘要】【关键词】【】—NaAc混合溶液中加入少量HCl和NaOH, 溶液的pH几乎不变。缓冲溶液为什么具有对抗外界少量强酸、强碱或稀释的作用呢？这是由缓冲溶液的组成决定的。现以HAc--NaAc的混合溶液为例说明产生缓冲作用的原因。 HAc为弱酸，在溶液中部分解离，即 HAcH++ Ac—（可逆反应） NaAc是强电解质溶液，可以完全电离，即 NaAc→Na++ Ac— 由于大量Ac—存在，产生了同离子效应（在弱电解质溶液中，加入与弱电解质具有相同离子的强电解质，使弱电解质电离度降低的现象，成为同离子效应），使得HAc的解离平衡向左移动，即H+与Ac—结合成HAc，从而抑制了HAc的解离。因此缓冲溶液中存在着大量的HAc和Ac—，而H+浓度很小。 当往此缓冲溶液中加入少量强酸（如HCl）时，溶液中存在着大量的Ac— 能和H+结合成弱电解质HAc，从而使溶液中c（H+）没有明显升高，即溶液的pH值没有明显降低。在这里，Ac—成为缓冲溶液的“抗酸”成分。 HAc H+ + Ac— （可逆反应） 大量 少量 大量 ←————————— 外加少量酸平衡向左移动 当往此缓冲溶液中加入少量强碱（如NaOH），溶液中的H+即与加入碱中的OH—结合成难解离的水。在溶液中的c（H+）稍有降低的同时，溶液中存在着较多的HAc，将解离出H+来补充溶液中减少的H+，结果使溶液中c（H+）没有明显降低，即溶液中的pH值并没有明显升高。这时HAc成为缓冲溶液的“抗碱”成分。 HAc H+ + Ac— （可逆反应） 大量 少量 大量 ————————→ 外加少量碱平衡向右移动 如果加入大量的强酸强碱，溶液就失去了缓冲能力。 当往此缓冲溶液中加入适量水稀释时，由于c(H+)=Kac(酸)/c（盐），c（酸）和c（盐）浓度等比例减少，c（酸）/c（盐）比值不变，所以仍可维持溶液的pH基本不变，但稀释的倍数不能太多，若加入大量的水，就需考虑水的解离了。 缓冲溶液具有缓冲作用的原因就在于溶液中有大量的未电离的弱酸（或弱碱）分子及其共轭碱（共轭酸）的离子。此溶液中的弱酸（或弱碱）就如同H+（或OH-）的仓库，当外界引起少量的c（H+）（或c（OH-））降低时，弱酸（或弱碱）就电离出H+（或OH-），当外界引起H+（或OH-）的浓度少量增大时，大量存在的共轭碱（或共轭酸）的离子会与其反应，从而维持溶液中H+基本不变，这就是缓冲溶液调控溶液pH的原理 缓冲溶液pH值的计算 在缓冲溶液中存在着弱酸（或弱碱）的解离平衡，由于同离子效应，其解离度降低，因此缓冲溶液H+或OH—浓度的计算方法和前述的同离子效应相同。 现以HAc-NaAc弱酸-弱酸盐组成的缓冲溶液为例进行讨论。 HAc H+ + Ac—（可逆反应） NaAcNa++ Ac- Ka=c（H+）c(Ac-)/c(HAc) c(H+)=Kac(HAc)/c(Ac-) 由于HAc的解离度很小，加上Ac-的同离子效应，使HAc解离度更小，上式中的c（HAc）可以认为是盐NaAc的浓度，即c（HAc）≈c（酸），c（Ac-）≈c（盐），代入上式得 c(H+)=Kac（酸）/c（盐） 等号两边取负对数，即 PH=pKa-lgc（酸）/c（盐） 上两式常被用来计算缓冲溶液的pH值。 对于弱碱及其盐所组成的缓冲溶液，其pH值的计算公式可用类似方法推导出来，即 c（OH-）=Kac（碱）/c（盐） 对等号两边取负对数，即 pOH=pKb-lgc（碱）/c（盐） 则 pH=14-pKb+lgc（碱）/c（盐） 缓冲溶液的缓冲容量和缓冲范围 如果向HAc-NaAc缓冲溶液中加入少量强酸或强碱，或者将其稍加稀释时，缓冲溶液的pH基本上保持不变。但是，当缓冲溶液加入的强酸浓度接近原有的Ac-的浓度，或加入的强碱浓度接近原有的HAc浓度时，缓冲溶液对外加酸碱的抵抗能力就会变得很弱，而