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各种缓冲液配制方法

不同缓冲液的缓冲范围pH缓冲液六十一秒的常用缓冲溶液的配制&缓冲溶液原理(2007年6月16日更新)(一)甘氨酸-盐酸缓冲液(0.05 mol/L)甘氨酸分子量=75.07。

0.2 mol/L甘氨酸溶液含15.01 g/L。

(二)邻苯二甲酸-盐酸缓冲液(0.05 mol/L)邻苯二甲酸氢钾分子量=204.23。

0.2 mol/L邻苯二甲酸氢钾溶液含40.85 g/L。

(三)磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲液Na2HPO4分子量=141.98;0.2 mol/L溶液为28.40 g/L。

Na2HPO4·2H2O分子量=178.05;0.2 mol/L溶液为35.61 g/L。

Na2HPO4·12H2O分子量=358.22;0.2 mol/L溶液为71.64 g/L。

C6H8O7·H2O分子量=210.14;0.1 mol/L溶液为21.01 g/L。

①使用时可以每升中加入1克酚,若最后pH值有变化,再用少量50%氢氧化钠溶液或浓盐酸调节,冰箱保存。

柠檬酸钠:Na3C6H5O7·2H2O分子量=294.12 ;0.1 mol/L溶液为29.41 g/L。

(六)醋酸-醋酸钠缓冲液(0.2 mol/L)NaAc·3H2O分子量=136.09;0.2 mol/L溶液为27.22 g/L。

冰乙酸11.8 mL稀释至1 L(需标定)。

(七)磷酸二氢钾-氢氧化钠缓冲液(0.05 mol/L)X 毫升0.2 mol/L KH2PO4+Y毫升0.2 mol/L NaOH 加水稀释至20毫升。

(八)磷酸盐缓冲液磷酸氢二钠-磷酸二氢钠缓冲液(0.2 mol/L)Na2HPO4·2H2O分子量=178.05;0.2 mol/L溶液为35.61 g/L。

Na2HPO4·12H2O分子量=358.22;0.2 mol/L溶液为71.64 g/L。

NaH2PO4·H2O分子量=138.01;0.2 mol/L溶液为27.6 g/L。

NaH2PO4·2H2O分子量=156.03;0.2 mol/L溶液为31.21 g/L。

(九)巴比妥纳-盐酸缓冲液巴比妥钠分子量=206.18;0.04 mol/L溶液为8.25 g/L。

(十)Tris-HCl缓冲液(0.05 mol/L)50毫升0.1mol/L三羟甲基氨基甲烷(Tris)溶液与X毫升0.1mol/L盐酸混匀并稀释至100Tris分子量=121.14 ;0.1 mol/L溶液为12.114 g/L。

Tris溶液可从空气中吸收二氧化碳,使用时注意将瓶盖严。

(十一)、硼酸-硼砂缓冲液(0.2 mol/L硼酸根)硼砂:Na2B4O7·10H2O分子量=381.43;0.05 mol/L溶液(等于0.2 mol/L硼酸根)含19.07 g/L。

硼酸:H3BO3分子量=61.84;0.2 mol/L的溶液为12.37 g/L。

硼砂易失去结晶水,必须在带塞的瓶中保存。

(十二)甘氨酸-氢氧化钠缓冲液(0.05 mol/L)甘氨酸分子量=75.07;0.2 mol/L溶液含15.01 g/L(十三)硼砂-氢氧化纳缓冲液(0.05 mol/L硼酸根)硼砂Na2B4O7·10H2O分子量=381.43;0.05 mol/L硼砂溶液(等于0.2 mol/L硼酸根)为19.07Na2CO3·10H2O分子量=286.2;0.1 mol/L溶液为28.62 g/L。

NaHCO3分子量=84.0;0.1 mol/L溶液为8.40 g/L。

============================(2007年6月16日更新)==================================缓冲溶液的理论知识:一、缓冲溶液与缓冲作用原理(一)缓冲作用与缓冲溶液纯水在25℃时PH值为7.0,但只要与空气接触一段时间,因为吸收二氧化碳而使PH 值降到5.5左右。

1滴浓盐酸(约12.4mol·L-1)加入1升纯水中,可使[H+]增加5000倍左右(由1.0×10-7增至5×10-4mol·L-1),若将1滴氢氧化钠溶液(12.4mol·L-1)加到1升纯水中,PH变化也有3个单位。

可见纯水的PH值因加入少量的强酸或强碱而发生很大变化。

然而,1滴浓盐酸加入到1升HOAc-NaOAc混合溶液或NaH2PO4-Na2HPO4混合溶液中,[H+]的增加不到百分之一(从1.00×10-7增至1.01×10-7mol·L-1),PH值没有明显变化.这种能对抗外来少量强酸\强碱或稍加稀释不引起溶液PH值发生明显变化的作用叫做缓冲作用;具有缓冲作用的溶液,叫做缓冲溶液。

(二)缓冲溶液的组成缓冲溶液由足够浓度的共轭酸碱对组成。

其中,能对抗外来强碱的称为共轭酸,能对抗外来强酸的称为共轭碱,这一对共轭酸碱通常称为缓冲对、缓冲剂或缓冲系,常见的缓冲对主要有三种类型。

1.弱酸及其对应的盐例如,HOAc-NaOAc(实际上是OAc-);H2CO3-NaHCO3;H2C8H4O4-KHC8H4O4(邻苯二甲酸-邻苯二甲酸氢钾);H3BO3-Na2B4O7(四硼酸钠水解后产生H2BO-3)。

2.多元弱酸的酸式盐及其对应的次级盐,例如,NaHCO3-Na2CO3;NaH2PO4-Na2HPO4;NaH2C5HO7(柠檬酸二氢钠)-Na2HC6H5O7;KHC8H4O4-K2C8H4O4。

3.弱碱及其对应的盐例如NH3-NH+4CL-;RNH2-RNH+3A-(伯胺及其盐);Tris-TrisH+A-(三羟甲基烷及其盐)。

(三)缓冲溶液的作用原理现以HOAc-NaOAc缓冲溶液为例,说明缓冲溶液之所以能抵抗少量强酸或强碱使PH 稳定的原理。

醋酸是弱酸,在溶液中的离解度很小,溶液中主要以HOAc分子形式存在,OAc-的浓度很低。

醋酸钠是强电解质,在溶液中全部离解成Na+和OAc-,由于同离子效应,加入NaOAc后使HOAc离解平衡向左移动,使HOAc的离解度减小,[HOAc]增大。

所以,在HOAc-NaOAc混合溶液中,存在着大量的HOAc和OAc-。

其中HOAc主要来自共轭酸HOAc,OAc-主要来自NaOAc。

这个溶液有一定的[H+],即有一定的PH值。

在HOAc-NaOAc缓冲溶液中,存在着如下的化学平衡:在缓冲溶液中加入少量强酸(如HCL),则增加了溶液的[H+]。

假设不发生其他反应,溶液的PH值应该减小。

但是由于[H+]增加,抗酸成分即共轭碱OAc-与增加的H+结合成HOAc,破坏了HOAc原有的离解平衡,使平衡左移即向生成共轭碱HOAc分子的方向移动,直至建立新的平衡。

因为加入H+较少,溶液中OAc-浓度较大,所以加入的H+绝大部分转变成弱酸HOAc,因此溶液的PH值不发生明显的降低。

在缓冲溶液中加入少量强碱(如NaOH),则增加了溶液中OH-的浓度。

假设不发生其他反应,溶液的PH值应该增大。

但由于溶液中的H+立即加入的OH-结合成更难离解的H2O,这就破坏了HOAc原有的离解平衡,促使HOAc的离解平衡向右移动,即不断向生成H+和OAc-的方向移动,直至加入的OH-绝大部分转变成H2O,建立新的平衡为止。

因为加入的OH-少,溶液中抗碱成分即共轭酸HOAc的浓度较大,因此溶液的PH值不发生明显升高。

在溶液稍加稀释时,其中[H+]虽然降低了,但[OAc-]同时降低了,同离子效应减弱,促使HOAc的离解度增加,所产生的H+可维持溶液的PH值不发生明显的变化。

所以,溶液具有抗酸、抗碱和抗稀释作用。

多元酸的酸式盐及其对应的次级盐的作用原理与前面讨论的相似。

例如,在NaH2PO4-Na2HPO4溶液中存在着离解平衡:HPO2-4是抗酸成分,通过平衡移能对抗外加酸的影响。

H2PO2-4是抗碱成分,通过平衡右移能对抗外加碱的影响。

弱碱及其对应盐的缓冲作用原理,例如,NH3-NH4CL(即NH3-NH+4)溶液中,NH3能对抗外加酸的影响是抗酸成分,NH+4能对抗外加碱的影响是抗碱成分。

前者通过下述平衡向右移动而抗酸,后者通过平衡向左移动而抗碱,从而使溶液的PH值稳定。

二、缓冲溶液PH的计算(一)亨德森方程式在缓冲溶液例如HOAc-NaOAc溶液中,有以下的离解平衡:等式两边各取负对数,则即HOAc的离解度比较小,由于溶液中大量的OAc-对HOAc所产生的同离子效应,使HOAc的离解度变得更小。

因此上式中的[HOAc]可以看作等于HOAc的总浓度[共轭酸](即缓冲溶液中共轭酸的浓度)。

同时,在溶液中NaOAc全部离解,可以认为溶液中[OAc-]等于NaOAc的总浓度[共轭碱](即配制的缓冲溶液中共轭碱的浓度)。

将[共轭酸]和[共轭碱]代入上式,则得(3-11)上式称为亨德森-哈塞尔巴赫方程式,简称为亨德森(Henderson)方程式。

它表明缓冲溶液的PH值决定于共轭酸的离解常数Ka和组成缓冲溶液的共轭碱与共轭酸浓度的比值。

对于一定的共轭酸,PKa为定值,所以缓冲溶液的PH就决定于两者浓度的比值即缓冲比。

当缓冲溶液加水稀释时,由于共轭碱和共轭酸的浓度受到同等程度的稀释,缓冲比是不变的;在一定的稀释度范围内,缓冲溶液的PH值实际上也几乎不变。

式(3-11)中的浓度项指的是混合溶液中共轭酸碱的浓度,而不是混合前的浓度.若混合前共轭酸的量浓度是c酸,体积是V酸,共轭碱的量浓度是c碱,体积是V碱,则式(3-11)可改写成:(3-12)若两种溶液的量浓度相等,则(3-13)若是等体积的两溶液相混合,则(3-14)以上几种形式都称为亨德森方程式,可用以计算各种组成类型缓冲溶液的PH近似值。

当用于弱酸及其对应的盐组成的缓冲溶液的PH值时,PKa即弱酸的离解常数负对数(见书后附表),[共轭碱]即[弱酸盐]。

当用于多元弱酸的酸式盐及其对应的次级盐组成缓冲溶液的PH值时,共轭酸即酸式盐,pKa即该酸式盐负离子的离解常数的负对数,共轭碱即该酸式盐的次级盐。

例如,NaHCO3-Na2CO3缓冲溶液的PH值:(3-15)式中PKa即H2CO3的PKa2。

同样,NaH2PO4-Na2HPO4缓冲溶液的PH值:(3-16)式中PKa为H3PO4的PKa2。

弱碱和它的共轭酸缓冲溶液的PH值也可根据式(3-11)计算。

(二)缓冲溶液PH值计算举例例5 0.1mol.L-1的HOAc500mL与0.2mol.L-1的NaOAc250mL配成缓冲溶液,计算溶液的pH值。

解:把所给条件代入式(3-11),由书后附表查得HOAc的pKa=4.75,则得:例6 将0.3mol.L-1HOAc溶液10mL与0.1mol.L-1NaOH溶液10mL混合后制成缓冲溶液,试计算这个溶液的pH值(2.5℃时,HOAc时pKa=4.75)。

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