（一）缓冲溶液
缓冲溶液：能抵抗外来少量强酸、 缓冲溶液：能抵抗外来少量强酸、强碱或稍加稀 而保持其pH值基本不变的溶液 值基本不变的溶液。 释，而保持其 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 或强碱的作用。 或强碱的作用。 较浓的强酸、 较浓的强酸 、 强碱也具有缓冲作用 * ， 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， 通常我们所说的缓冲溶液，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。
c总 0.2 0.02 0.2 0.2
pH 4.75 4.75 3.80 5.70
β 0.1 0.013 0.034 0.05
影响缓冲容量的因素： 影响缓冲容量的因素： 缓冲溶液的总浓度和缓冲比
• 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β极大值， 与缓冲系的种类无关。（β极大=0.576 c总 ）
(1)Ac 共轭碱) (1) -(共轭碱)为缓冲溶液的抗酸成分*。 (2)HAc(弱酸) 为缓冲溶液的抗碱成分*。 (2) (弱酸)
总之， 总之，由于缓冲溶液中同时含有较大量的 弱酸(抗碱成分)和共轭碱(抗酸成分) 弱酸(抗碱成分)和共轭碱(抗酸成分)，它们通 过弱酸解离平衡的移动以达到消耗掉外来的少 强酸、强碱，或对抗稍加稀释的作用， 稍加稀释的作用 量强酸、强碱，或对抗稍加稀释的作用，使溶 液的H+离子或 离子浓度没有明显的变化， 液的 离子或OH-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。
常见的缓冲系
缓冲系 HAc-NaAc H 2 CO 3 -NaHCO 3 H 3 PO 4 -NaH 2 PO 4 Tris·HCl -Tris H 2 C 8 H 4 O 4 - KHC 8 H 4 O 4 NH 4 Cl - NH 3 CH 3 NH 3 + Cl - CH 3 NH 2 NaH 2 PO 4 - Na 2 HPO 4 Na 2 HPO 4 - Na 3 PO 4 质子转移平衡 HAc+H 2 O H 2 CO 3 + H 2 O H 3 PO 4 +H 2 O Tris·H + +H 2 O H 2 C 8 H 4 O 4 +H 2 O NH 4 +H 2 O CH 3 NH 3 + +H 2 O H 2 PO 4 - +H 2 O HPO 4 2-+H 2 O
由上式可得 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 缓冲溶液的 值取决于弱酸的解离常数 及 [B]/[HB](缓冲比 。 缓冲比)。 缓冲比
n(B− ) − b B )= ( V
1、缓冲溶液的pH值首先取决于弱酸的离解常数 、缓冲溶液的 值首先取决于弱酸的离解常数 Ka值，即主要取决于共轭酸的性质。 Ka值于温 值 即主要取决于共轭酸的性质。 值于温 度有关，所以温度对缓冲溶液的pH有影响 有影响。 度有关，所以温度对缓冲溶液的 有影响。主要 与水的KW均有影响。 均有影响。 对Ka与水的 与水的 均有影响 2、其次取决于缓冲对浓度的比例---缓冲比， 当 、其次取决于缓冲对浓度的比例 缓冲比 缓冲比， pKa一定时，pH值随着缓冲比的改变而改变。缓冲 一定时， 值随着缓冲比的改变而改变 值随着缓冲比的改变而改变。 一定时 比为1时 比为 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， 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。
0.10 mol·L-1 NaCl溶液 溶液
0.10 mol·L-1 HAc — 0.10 mol·L-1 NaAc溶液溶 溶液溶 液中加入HCl到0.010 mol·L-1 液中加入 到 溶液的pH由 变为4.74，改变仅 溶液的 由4.75变为 变为 ，改变仅0.01pH单 单 位。
0.10 mol·L-1 HAc — 0.10 mol·L-1 NaAc溶 溶 液
三、缓冲范围
β
←
减 小
βmax
→
减 小
β
1 缓冲比： 10 pH : pH = pKa -1
1 1 pH = pKa
10 1 pH = pKa +1
缓冲溶液pH=pKa±1变化范围称为缓冲范围。
缓冲系不同，各弱酸的 不同， 缓冲系不同，各弱酸的pKa不同，则缓冲范围不 同。
4、 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。 • ······
谢 谢！
（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 的两种物质组成。 的两种物质组成。 组成缓冲溶液的共轭酸碱对的两种物质 组成缓冲溶液的共轭酸碱对的两种物质 共轭酸碱对 合称为缓冲系 缓冲系( 合称为缓冲系(buffer system)或缓冲对 ) (buffer pair)。 HAc-NaAc ； NH3-NH4Cl )
+
H3O + B + Na + B
-
+
-
{b(H3O )/b}⋅{b(B )/b} Ka)/b = Ka × b(B )
+
HB的浓度为 的浓度为b(HB) (或称起始浓度,配制浓度)， 或称起始浓度,配制浓度) 的浓度为 解离部分的浓度为 NaB的浓度为 的浓度为b(NaB)；HB解离部分的浓度为 的浓度为 ； 解离部分 b(H3+O) 。 则： [HB]平 = b(HB) - b(H3+O) ] [B-]平 = b(NaB)+ b(H3+O) [HB]平≈b(HB) ，[B-]平≈b(NaB) ＝b(B-) ]
组员：赵旭瑜，朱幸垚，曹玲微，周彬
+
Ac - +H 3 O + HCO 3 - +H 3 O + H 2 PO 4 - +H 3 O + Tris+H 3 O + HC 8 H 4 O 4 - +H 3 O + NH 3 +H 3 O
+
CH 3 NH 2 +H 3 O + HPO 4 2-+H 3 O + PO 4 3- +H 3 O +
c(HA) ⋅ c(A − ) β = 2.303 × − c(HA) + c(A )
二、影响缓冲容量β的因素* 影响缓冲容量 的因素 总浓度为0.2mol·L-1 HAc-Ac-的缓冲溶液中，加 的缓冲溶液中， 向50.0mL总浓度为 总浓度为 溶液， 入0.05mL 1.0mol·L-1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pH的变化情况 的变化情况， 各溶液 的变化情况，可算出相应的 β 编 号 1 2 3 4 缓冲比 [Ac-]/[HAc] 1:1 1:1 1:9 9:1 加NaOH后的 后的 pH △pH 4.76 4.83 3.83 5.72 0.01 0.08 0.03 0.02
* * *
c(B ) [B ] ≈ pKa + lg pH = pKa + lg c(HB) [HB] c(共轭碱) = pKa + lg c(共轭酸)
−
−
若缓冲溶液的体积以V 表示， 若缓冲溶液的体积以 表示，则
n(HB) b HB)= ( V n(B− ) 所以式子可改写为： pH = pKa + lg n(HB) [B- ] b(B− ) n(B− ) 缓冲比： ≈ = [HB] b(HB) n(HB)
2、 缓冲溶液的 、 缓冲溶液的pH
一、缓冲溶液pH的计算公式 缓冲溶液 的计算公式 二、缓冲溶液pH的计算公式的校正 缓冲溶液 的计算公式的校正
一、缓冲溶液pH的计算公式* 缓冲溶液 的计算公式
表示缓冲系， 以HB-NaB 表示缓冲系，溶液中存在如下 质子转移平衡： 质子转移平衡：
HB + H2O NaB
五、缓冲溶液
1、 缓冲溶液组成缓冲机制 、 2、 缓冲溶液的 计算 、 缓冲溶液的pH计算 3、 缓冲容量和缓冲范围 、 4、 缓冲溶液的实际意义 、
1、缓冲溶液组成及缓冲机制
NaCl溶液中加入 溶液中加入HCl到0.010 mol·L-1 溶液中加入 到 溶液的pH由 变为 变为2，改变了5个 单位 单位。 溶液的 由7变为 ，改变了 个pH单位。
平衡向右移动
少量OH少量
HAc + H2O
H3O + Ac
+
+
-
NaAc
Na + Ac
-
缓冲系为例: 以HAc-NaAc缓冲系为例: 缓冲系为例 大量 HAc + H2O NaAc H3O+ + AcNa+ + Ac大量
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HAc与Ac-， 分子状态存在，所以溶液中含有大量的 与 且为共轭酸碱对。 且为共轭酸碱对。
（三）缓冲溶液的缓冲作用机制
• 以HAc-NaAc缓冲溶液为例 与酸作用 缓冲溶液为例（与酸作用 缓冲溶液为例 与酸作用）