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1、五、緩沖溶液 1、 緩沖溶液組成緩沖機(jī)制 2、 緩沖溶液的pH計(jì)算 3、 緩沖容量和緩沖范圍 4、 緩沖溶液的實(shí)際意義,1、緩沖溶液組成及緩沖機(jī)制,0.10 molL-1 NaCl溶液,NaCl溶液中加入HCl到0.010 molL-1 溶液的pH由7變?yōu)?,改變了5個(gè)pH單位。,0.10 molL-1 HAc 0.10 molL-1 NaAc溶液,0.10 molL-1 HAc 0.10 molL-1 NaAc溶液溶液中加入HCl到0.010 molL-1 溶液的pH由4.75變?yōu)?.74,改變僅0.01pH單位。,緩沖溶液:能抵抗外來(lái)少量強(qiáng)酸、強(qiáng)堿或稍加稀釋?zhuān)3制鋚H值基本
2、不變的溶液。,緩沖作用:緩沖溶液所具有的抵抗外加少量強(qiáng)酸或強(qiáng)堿的作用。,(一)緩沖溶液,較濃的強(qiáng)酸、強(qiáng)堿也具有緩沖作用*,但實(shí)際上很少作為緩沖溶液使用。 通常我們所說(shuō)的緩沖溶液,一般是由足夠濃度的共軛酸堿對(duì)的兩種物質(zhì)組成。,(二)緩沖溶液的組成,緩沖溶液一般由足夠濃度的共軛酸堿對(duì)的兩種物質(zhì)組成。 組成緩沖溶液的共軛酸堿對(duì)的兩種物質(zhì)合稱(chēng)為緩沖系(buffer system)或緩沖對(duì)(buffer pair)。 HAc-NaAc ; NH3-NH4Cl,常見(jiàn)的緩沖系,(三)緩沖溶液的緩沖作用機(jī)制,以HAc-NaAc緩沖溶液為例(與酸作用),,少量H+,平衡向左移動(dòng),以HAc-NaAc緩沖溶液為
3、例(與堿作用):,,少量OH-,平衡向右移動(dòng),以HAc-NaAc緩沖系為例:,由于同離子效應(yīng),達(dá)平衡時(shí),HAc幾乎完全以分子狀態(tài)存在,所以溶液中含有大量的HAc與Ac-,且為共軛酸堿對(duì)。,(1)Ac-(共軛堿)為緩沖溶液的抗酸成分*。,(2)HAc(弱酸) 為緩沖溶液的抗堿成分*。,HAc + H2O H3O+ + Ac-,NaAc Na+ + Ac-,大量,大量,總之,由于緩沖溶液中同時(shí)含有較大量的弱酸(抗堿成分)和共軛堿(抗酸成分),它們通過(guò)弱酸解離平衡的移動(dòng)以達(dá)到消耗掉外來(lái)的少量強(qiáng)酸、強(qiáng)堿,或?qū)股约酉♂尩淖饔?,使溶液的H+離子或OH-離子濃度沒(méi)有明顯的變化,因此緩沖溶液具有
4、緩沖作用。 但緩沖溶液的緩沖作用不是無(wú)限的。,2、 緩沖溶液的pH 一、緩沖溶液pH的計(jì)算公式 二、緩沖溶液pH的計(jì)算公式的校正,一、緩沖溶液pH的計(jì)算公式*,以HB-NaB 表示緩沖系,溶液中存在如下質(zhì)子轉(zhuǎn)移平衡:,,HB的濃度為b(HB) (或稱(chēng)起始濃度,配制濃度),NaB的濃度為b(NaB);HB解離部分的濃度為b(H3+O) 。,,則: HB平 = b(HB) - b(H3+O) * B-平 = b(NaB)+ b(H3+O) * HB平b(HB) ,B-平b(NaB) b(B-) *,若緩沖溶液的體積以V 表示,則,由上式可得 緩沖溶液的pH值取
5、決于弱酸的解離常數(shù)Ka及B/HB(緩沖比)。,所以式子可改寫(xiě)為:,1、緩沖溶液的pH值首先取決于弱酸的離解常數(shù)Ka值,即主要取決于共軛酸的性質(zhì)。 Ka值于溫度有關(guān),所以溫度對(duì)緩沖溶液的pH有影響。主要對(duì)Ka與水的KW均有影響。,2、其次取決于緩沖對(duì)濃度的比例---緩沖比, 當(dāng)pKa一定時(shí),pH值隨著緩沖比的改變而改變。緩沖比為1時(shí),pH = pKa。,3、當(dāng)加入少量水稀釋溶液時(shí),緩沖溶液的緩沖比不變,即緩沖溶液有一定的抗稀釋能力。,一、緩沖容量 二、影響緩沖容量的因素 三、緩沖范圍,3、 緩沖容量和緩沖范圍,3、緩沖容量和緩沖范圍,一、緩沖容量 任何緩沖溶液的緩沖能力都是有一定限度的
6、,即當(dāng)強(qiáng)酸或強(qiáng)堿超過(guò)一定量時(shí),緩沖溶液的pH將發(fā)生較大的變化,從而失去緩沖能力,因此緩沖容量來(lái)衡量緩沖溶液的緩沖能力的大小。 緩沖容量定義為: 利用上式可以推導(dǎo)出緩沖容量的計(jì)算公式:,二、影響緩沖容量的因素*,向50.0mL總濃度為0.2molL-1 HAc-Ac-的緩沖溶液中,加入0.05mL 1.0molL-1的NaOH溶液,根據(jù)不同緩沖比時(shí),各溶液pH的變化情況,可算出相應(yīng)的,,同一緩沖體系,緩沖比一定,總濃度愈大,緩沖容量愈大。 同一緩沖體系,總濃度一定,緩沖比越接近1,緩沖容量越大;緩沖比等于1,緩沖容量最大。 總濃度相同的緩沖溶液,具有相同的極大值,與緩沖系的種類(lèi)無(wú)關(guān)。(極大=0.576 c總 ),影響緩沖容量的因素: 緩沖溶液的總濃度和緩沖比,三、緩沖范圍,緩沖溶液pH=pKa1變化范圍稱(chēng)為緩沖范圍。,,,緩沖系不同,各弱酸的pKa不同,則緩沖范圍不同。,4、 緩沖溶液的實(shí)際意義,通常用HF和NH4F的混合溶液清洗半導(dǎo)體器件硅片表面的氧化物(SiO2),在一定的PH下使SiO2成為SiF4氣體而除去。 金屬器件進(jìn)行電鍍時(shí)的電鍍液常用緩沖溶液來(lái)控制一定的PH值。 在土壤中存在復(fù)雜緩沖系統(tǒng),能使土壤維持一定的pH,從而保證了植物的正常生長(zhǎng)。 ,謝 謝!,組員:趙旭瑜,朱幸垚,曹玲微,周彬,