1、第四章 电解质溶液弱电解质在溶液中的解离酸碱质子理论缓冲溶液第一节弱电解质在溶液中的解离弱电解质的解离平衡、解离度和解离常数同离子效应一、弱电解质的解离平衡、解离度和解离常数（一）解离平衡 在一定条件下，当弱电解质分子解离成离子的速率与离子重新组合成电解质分子的速率相等时的状态，称为解离平衡。一、弱电解质的解离平衡、解离度和解离常数 弱电解质在水溶液中只能发生部分解离，而且此解离过程是可逆的。例如，醋酸在水溶液中只能解离出少量的Ac和H+，即+HAcAcH 此反应的正过程是部分醋酸在水分子的作用下解离成Ac和H+，逆过程是溶液中部分Ac和H+相互吸引、碰撞，重新结合成醋酸分子。在一定条件下，当
2、正反应速率与逆反应速率相等时，溶液中的HAc、Ac和H+的浓度不再改变，此时达到解离平衡状态。一、弱电解质的解离平衡、解离度和解离常数（二）解离度 解离度是指在一定的温度和浓度条件下，弱电解质达到解离平衡时，溶液中已经解离的电解质的分子数占电解质总分子数（已解离的和未解离的）的百分数。通常用 表示。即100%已经离解的电解质的分子数电解质总分子数一、弱电解质的解离平衡、解离度和解离常数 温度一定时，浓度相同的不同电解质的解离度不同。电解质越弱，解离度越小；电解质越强，解离度越大。解离度的大小能够反映电解质的相对强弱（表4-1）。电解质电解质化学式化学式解离度（解离度（%）电解质电解质化学式化学
3、式解离度（解离度（%）醋酸醋酸HAc1.33氢硫酸H2S0.07硼酸硼酸H3BO30.01氢氰酸HCN0.01碳酸碳酸H2CO30.17氨水NH3H2O1.33表4-1 几种常见的弱电解质的解离度（291.1K，0.1 mol/L）一、弱电解质的解离平衡、解离度和解离常数 温度一定时，浓度不同的同一电解质的解离度不同。溶液的浓度越小，解离度越大；溶液的浓度越大，解离度越小。这是因为当溶液浓度越小时，离子之间相互碰撞结合成分子的机会越少，则解离度越大；而浓度较大时，离子之间相互碰撞结合成分子的机会较多，则解离度较小（表4-2）。浓度（浓度（mol/L）0.0010.010.020.10.2解离度
4、（解离度（%）12.404.202.951.330.93表表4-2 不同浓度醋酸的解离度（不同浓度醋酸的解离度（291.1K）一、弱电解质的解离平衡、解离度和解离常数（三）解离平衡常数 在一定温度下，当弱电解质达到解离平衡时，溶液中已经解离的离子浓度幂次方的乘积与未解离的弱电解质分子浓度的比值，称为解离常数，用 Ki 表示。通常弱酸的解离平衡常数用 Ka 表示，弱碱的解离平衡常数用 Kb 表示。一、弱电解质的解离平衡、解离度和解离常数（三）解离平衡常数 弱电解质的解离常数属于化学平衡常数，其大小只与温度有关，而与弱电解质的浓度无关，其数值大小可以反映弱电解质解离的趋势。多元酸的解离是分步进行的
5、。虽然多元弱酸的解离是分步进行的，但实际上还是以第一步解离为主，其他各步解离通常较弱。二、同离子效应 在弱电解质溶液中加入与该电解质有相同离子的强电解质，弱电解质的解离度降低的现象，称为同离子效应。如向已达解离平衡的氨水溶液中加入氯化铵，溶液中 浓度增大，氨的解离平衡向左移动，导致其解离度变小。4NH第二节酸碱质子理论酸碱的定义水的自递平衡共轭酸碱对的 Ka 和 Kb 关系一、酸碱的定义+HBHB 酸 质子 碱酸、碱的关系可以表示如下一、酸碱的定义 酸给出质子后生成碱，碱接受质子后生成酸，酸和碱相互依存、相互转化。这种酸与碱的相互依存关系称为共轭关系。所有这些方程式中，左边的分子（或离子）都是
6、酸，右边所有的分子（或离子）都是碱，这些关系式称为酸碱半反应式，酸碱半反应式两边的酸碱物质称为共轭酸碱对。一、酸碱的定义 根据酸碱质子理论，酸碱反应的实质是质子在两对共轭酸碱对之间的传递。通式为1221 酸碱酸碱 酸碱反应总是由较强的酸和碱反应，生成较弱的酸和碱。二、水的自递平衡 水是一种两性物质，它既可以给出质子，也可以接受质子，于是在水分子之间也可以发生质子传递反应，称为水的质子自递反应。二、水的自递平衡 为简便起见，通常用 H+代表水合氢离子，即wH OH KwK式中，称为水的质子自递平衡常数，又称水的离子积。在一定温度下，水的离子积是个常数。三、共轭酸碱对的 Ka 和 Kb 关系 酸的
7、解离平衡常数 与其共轭碱的解离平衡常数 之间有确定的对应关系。共轭酸的酸性越强，则其共轭碱的碱性越弱；共轭酸的酸性越弱，则其共轭碱的碱性越强。aKbK第三节缓冲溶液缓冲溶液的概念、组成缓冲溶液的作用机制缓冲溶液 pH 值的计算缓冲容量与缓冲范围缓冲溶液的配制缓冲溶液在医学上的意义一、缓冲溶液的概念、组成 能抵抗外加少量酸（或碱）而保持溶液pH值基本不变的作用称为缓冲作用。具有缓冲作用的溶液称为缓冲溶液。一、缓冲溶液的概念、组成 缓冲溶液具有缓冲作用，是因为缓冲溶液中既含有抗酸成分，又含有抗碱成分，而且两种成分之间存在解离平衡并产生同离子效应。通常把这两种成分称为缓冲对或缓冲系。二、缓冲溶液的作
8、用机制缓冲溶液中的 Ac-具有抗酸作用。由于 Ac-主要来自溶液中的 NaAc，所以 NaAc 是抗酸成分。当在该溶液中加入少量的强酸时，Ac-和外来的 H+结合生成 HAc，消耗了外来的 H+，使溶液中 Hac 的浓度略有升高，Ac-的浓度略有降低，但 H+的浓度没有明显改变，所以溶液的 pH 值几乎不变。抗酸的离子方程式为HAcHAc 二、缓冲溶液的作用机制缓冲溶液中的 HAc 具有抗碱作用，所以 HAc 是抗碱成分。当在该溶液中加入少量的强碱时，HAc 解离的H+和外来的 OH-结合生成 H2O，消耗了外来的 OH-，使 HAc的解离平衡向右移动。当新的平衡建立时，溶液中 HAc 的浓度
9、略有降低，Ac-的浓度略有升高，但 OH-的浓度没有明显改变，所以溶液的 pH 值几乎不变。抗碱的离子方程式为2HAc+OHAcH O 三、缓冲溶液 pH 值的计算式中，HB 表示共轭酸，B-表示共轭碱。在 HB-B-组成的缓冲溶液中，存在以下的平衡关系：+HBBH aH B HBKaHBH B KaB pHplgHBK上式两边取负对数，得此式为缓冲溶液的计算公式，其中 B-与 HB 的比值称为缓冲比。四、缓冲容量与缓冲范围 任何缓冲溶液的缓冲能力都是有限的，缓冲能力的大小，用缓冲容量 来表示。其数学表达式为（一）缓冲容量的概念dddpHdpHba 四、缓冲容量与缓冲范围（二）影响缓冲容量的主
10、要因素影响缓冲容量的主要因素u 当缓冲溶液在一定范围内稀释时，由于体积增大，总浓度相对减小，值会减小，因此，缓冲溶液的抗稀释作用也是有限的。缓冲溶液的总浓度u 对于同一缓冲对，在总浓度一定的情况下，缓冲容量随缓冲比的改变而改变，当缓冲比等于1时，缓冲溶液具有最大缓冲容量。缓冲比四、缓冲容量与缓冲范围（三）缓冲范围apHp1K失去缓冲能力 一般来说，当缓冲比大于10或小于0.1时，可以认为缓冲溶液基本失去了缓冲能力。有效缓冲范围缓冲范围五、缓冲溶液的配制使配制溶液的 pH 值在所选择的缓冲对的缓冲范围内，且与共轭酸的值尽可能相等或接近。01一般缓冲溶液的总浓度选择在0.050.20 mol/L 为宜02五、缓冲溶液的配制应用亨德森-哈塞尔巴赫方程计算出所需共轭酸与共轭碱的量。03六、缓冲溶液在医学上的意义 体液是一种很好的缓冲溶液，它具有比较稳定的 pH 范围，超出这个范围，人体的各种生理活动将会发生异常。六、缓冲溶液在医学上的意义 血液是人体中最重要的一种体液，正常人体血液的 pH 值一般维持在7.357.45。如果人体血液的 pH 值高于7.45，则机体会发生碱中毒；如果人体血液的 pH 值低于7.35，则机体会发生酸中毒。THANK YOU谢谢！
