1、 五、缓冲溶液五、缓冲溶液 1、 缓冲溶液组成缓冲机制缓冲溶液组成缓冲机制 2、 缓冲溶液的缓冲溶液的pH计算计算 3、 缓冲容量和缓冲范围缓冲容量和缓冲范围 4、 缓冲溶液的实际意义缓冲溶液的实际意义1PPT课件1、缓冲溶液组成及缓冲机制0.10 molL-1 NaCl溶液溶液NaCl溶液中加入溶液中加入HCl到到0.010 molL-1 溶液的溶液的pH由由7变为变为2，改变了，改变了5个个pH单位。单位。2PPT课件0.10 molL-1 HAc 0.10 molL-1 NaAc溶溶液液0.10 molL-1 HAc 0.10 molL-1 NaAc溶液溶溶液溶液中加入液中加入HCl到到
2、0.010 molL-1 溶液的溶液的pH由由4.75变为变为4.74，改变仅，改变仅0.01pH单单位。位。3PPT课件缓冲溶液：缓冲溶液：能抵抗外来少量强酸、强碱或稍加稀能抵抗外来少量强酸、强碱或稍加稀释，而保持其释，而保持其pH值基本不变的溶液。值基本不变的溶液。 缓冲作用：缓冲作用：缓冲溶液所具有的抵抗外加少量强酸缓冲溶液所具有的抵抗外加少量强酸或强碱的作用或强碱的作用。 （一）缓冲溶液（一）缓冲溶液 较浓的强酸、强碱也具有缓冲作用较浓的强酸、强碱也具有缓冲作用* *，但，但实际上很少作为缓冲溶液使用。实际上很少作为缓冲溶液使用。 通常我们所说的缓冲溶液，一般是由足够通常我们所说的缓冲
3、溶液，一般是由足够浓度的共轭酸碱对的两种物质组成。浓度的共轭酸碱对的两种物质组成。 4PPT课件 （二）缓冲溶液的组成（二）缓冲溶液的组成 缓冲溶液一般由足够浓度的共轭酸碱对缓冲溶液一般由足够浓度的共轭酸碱对的两种物质组成。的两种物质组成。 组成缓冲溶液的组成缓冲溶液的共轭酸碱对共轭酸碱对的两种物质的两种物质合称为合称为缓冲系缓冲系( (buffer system) )或缓冲对或缓冲对( (buffer pair) )。 HAc-NaAc ； NH3-NH4Cl5PPT课件常见的缓冲系 质子转移平衡HAc+H2O Ac-+H3O+H2CO3+ H2O HCO3-+H3O+H3PO4+H2O H
4、2PO4-+H3O+TrisH+H2O Tris+H3O+H2C8H4O4+H2O HC8H4O4-+H3O+NH4+H2O NH3+H3O+CH3NH3+H2O CH3NH2+H3O+H2PO4-+H2O HPO42-+H3O+HPO42-+H2O PO43-+H3O+缓冲系HAc-NaAcH2CO3-NaHCO3H3PO4-NaH2PO4TrisHCl -TrisH2C8H4O4- KHC8H4O4NH4Cl - NH3CH3NH3+Cl - CH3NH2NaH2PO4- Na2HPO4Na2HPO4- Na3PO4质子转移平衡HAc+H2O Ac-+H3O+H2CO3+ H2O HCO3
5、-+H3O+H3PO4+H2O H2PO4-+H3O+TrisH+H2O Tris+H3O+H2C8H4O4+H2O HC8H4O4-+H3O+NH4+H2O NH3+H3O+CH3NH3+H2O CH3NH2+H3O+H2PO4-+H2O HPO42-+H3O+HPO42-+H2O PO43-+H3O+缓冲系HAc-NaAcH2CO3-NaHCO3H3PO4-NaH2PO4TrisHCl -TrisH2C8H4O4- KHC8H4O4NH4Cl - NH3CH3NH3+Cl - CH3NH2NaH2PO4- Na2HPO4Na2HPO4- Na3PO46PPT课件（三）缓冲溶液的缓冲作用机制
6、（三）缓冲溶液的缓冲作用机制 以以HAc-NaAc缓冲溶液为例缓冲溶液为例（）HAc + H2OH3O+ + Ac- NaAc Na+ + Ac- 少量少量H+平衡向左移动平衡向左移动7PPT课件 以以HAc-NaAc缓冲溶液为例（缓冲溶液为例（）：）：HAc + H2OH3O+ + Ac- NaAc Na+ + Ac- 少量少量OH-平衡向右移动平衡向右移动8PPT课件以以HAc-NaAc缓冲系为例缓冲系为例: : 由于同离子效应，达平衡时，由于同离子效应，达平衡时，HAc几乎完全以几乎完全以分子状态存在，所以溶液中含有大量的分子状态存在，所以溶液中含有大量的HAc与与Ac-，且为共轭酸碱对
7、。且为共轭酸碱对。(1)(1)Ac-( (共轭碱共轭碱) )为缓冲溶液的抗酸成分为缓冲溶液的抗酸成分* *。(2)(2)HAc( (弱酸弱酸) ) 为缓冲溶液的抗碱成分为缓冲溶液的抗碱成分* *。 HAc + H2O H3O+ + Ac- NaAc Na+ + Ac-大量大量大量大量9PPT课件 总之总之，由于缓冲溶液中同时含有较大量的由于缓冲溶液中同时含有较大量的弱酸弱酸( (抗碱成分抗碱成分) )和共轭碱和共轭碱( (抗酸成分抗酸成分) )，它们通，它们通过弱酸解离平衡的移动以达到消耗掉外来的少过弱酸解离平衡的移动以达到消耗掉外来的少量量强酸强酸、强碱强碱，或对抗，或对抗稍加稀释稍加稀释的
8、作用，使溶的作用，使溶液的液的H+离子或离子或OH-离子浓度没有明显的变化，离子浓度没有明显的变化，因此缓冲溶液具有缓冲作用。因此缓冲溶液具有缓冲作用。 但缓冲溶液的缓冲作用不是无限的。但缓冲溶液的缓冲作用不是无限的。10PPT课件2、 缓冲溶液的缓冲溶液的pH 一、缓冲溶液一、缓冲溶液pH的计算公式的计算公式 二、缓冲溶液二、缓冲溶液pH的计算公式的校正的计算公式的校正11PPT课件 一、缓冲溶液一、缓冲溶液pH的计算公式的计算公式* HB)/bBOH3b()/bb()/bb(-aK)b(b()/bb(-a3BHB)OHK 以以HB-NaB 表示缓冲系，溶液中存在如下表示缓冲系，溶液中存在如
9、下质子转移平衡：质子转移平衡：HB + H2O H3O+ + B- NaB Na+ + B-12PPT课件)HB()B(lgpccKa )()(lgpa共轭酸共轭碱ccK HB的浓度为的浓度为b(HB) ( (或称起始浓度或称起始浓度, ,配制浓度配制浓度) )，NaB的浓度为的浓度为b(NaB)；HB解离部分解离部分的浓度为的浓度为b(H3+O) 。HBBlgppH aK 则：则： HB 平平 = = b(HB) - b(H3+O) * B- 平平 = = b(NaB)+ b(H3+O) * HB 平平b(HB) ， B- 平平b(NaB) b(B-) * *13PPT课件)HB()B()H
10、B()B(HBBnnbb缓冲比：- 若缓冲溶液的体积以若缓冲溶液的体积以V 表示，则表示，则Vnb)B(B)(Vnb)HB(HB )()HB()B(lgppHnnKa由上式可得由上式可得 缓冲溶液的缓冲溶液的pH值取决于弱酸的解离常数值取决于弱酸的解离常数Ka及及B/HB(缓冲比缓冲比)。所以式子可改写为：14PPT课件1、缓冲溶液的、缓冲溶液的pH值首先取决于弱酸的离解常数值首先取决于弱酸的离解常数Ka值值，即主要取决于共轭酸的性质。即主要取决于共轭酸的性质。 Ka值于温值于温度有关，所以温度对缓冲溶液的度有关，所以温度对缓冲溶液的pH有影响。主要有影响。主要对对Ka与水的与水的KW均有影响
11、均有影响。2、其次取决于缓冲对浓度的比例、其次取决于缓冲对浓度的比例-缓冲比缓冲比， 当当pKa一定时，一定时，pH值随着缓冲比的改变而改变。缓冲值随着缓冲比的改变而改变。缓冲比为比为1时，时，pH = pKa。3、当加入少量水稀释溶液时，缓冲溶液的缓冲比、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。不变，即缓冲溶液有一定的抗稀释能力。15PPT课件 一、缓冲容量一、缓冲容量 二、二、影响缓冲容量的因素影响缓冲容量的因素 三、三、缓冲范围缓冲范围 3、 缓冲容量和缓冲范围缓冲容量和缓冲范围16PPT课件3、缓冲容量和缓冲范围 一、缓冲容量 任何缓冲溶液的缓冲能力
12、都是有一定限度的，即当强酸或强碱超过一定量时，缓冲溶液的pH将发生较大的变化，从而失去缓冲能力，因此缓冲容量来衡量缓冲溶液的缓冲能力的大小。 缓冲容量定义为： 利用上式可以推导出缓冲容量的计算公式：defbddpHnV (HA)(A )2.303(HA)(A )cccc17PPT课件编编号号 缓冲比缓冲比 加加NaOH后的后的c总总 Ac-/HAc pH pH pH 12340.2 1:1 4.75 4.76 0.01 0.10.02 1:1 4.75 4.83 0.08 0.0130.2 1:9 3.80 3.83 0.03 0.0340.2 9:1 5.70 5.72 0.02 0.05
13、二、影响缓冲容量二、影响缓冲容量的因素的因素* * 向向50.0mL总浓度为总浓度为0.2molL-1 HAc-Ac-的缓冲溶液中，加的缓冲溶液中，加入入0.05mL 1.0molL-1的的NaOH溶液，根据不同缓冲比时，溶液，根据不同缓冲比时，各溶液各溶液pH的变化情况，可算出相应的的变化情况，可算出相应的 18PPT课件 同一缓冲体系，缓冲比一定，总浓度愈大，缓冲容量愈大。 同一缓冲体系，总浓度一定，缓冲比越接近1，缓冲容量越大；缓冲比等于1，缓冲容量最大。 总浓度相同的缓冲溶液，具有相同的极大值，与缓冲系的种类无关。（极大极大=0.576 c总总 ） 影响缓冲容量的因素：影响缓冲容量的因
14、素：缓冲溶液的总浓度和缓冲比缓冲溶液的总浓度和缓冲比19PPT课件三、缓冲范围三、缓冲范围缓冲溶液pH=pKa1变化范围称为缓冲范围。1ppH ppH 1-ppH :pH110 11 101 aaamaxKKK缓冲比：减小减小缓冲系不同，各弱酸的缓冲系不同，各弱酸的pKa不同，则缓冲范围不不同，则缓冲范围不同。同。20PPT课件4、 缓冲溶液的实际意义缓冲溶液的实际意义 通常用HF和NH4F的混合溶液清洗半导体器件硅片表面的氧化物（SiO2），在一定的PH下使SiO2成为SiF4气体而除去。 金属器件进行电镀时的电镀液常用缓冲溶液来控制一定的PH值。 在土壤中存在复杂缓冲系统，能使土壤维持一定的pH，从而保证了植物的正常生长。 21PPT课件谢 谢！组员：赵旭瑜，朱幸垚，曹玲微，周彬22PPT课件
