缓冲溶液pH值的计算
一、Henderson-Hasselbalch缓冲公式
缓冲对：HB-MB
HB + H2O Ka=
H3O++ B- (B-主要来自MB) [H3 O+]=Ka
[HB] [ B-]
[H3O+][ B-] [HB] O+]=
-lg[H3
[HB] -lgKa - lg [B]
[ B-] ∴pH = pKa+ lg [HB]
缓冲溶液的基本概念
OH-(外来）
HAc + H2O 抗碱组分 NaAc H3O++ Ac-
Na+ + Ac抗酸组分 HAc 抵抗H3O+的减少 ，起抗碱作用, 溶液pH值无显著（保持基本不变）。
结论：足够 浓度的抗酸组分和抗碱组分， 通过质子转移平衡的移动使缓冲溶液的 pH值保持基本不变。
第二节 缓冲溶液pH值的计算
均为等价 实用公式
缓冲比
缓冲溶液pH值的计算
pKa （HB的性质） ①缓冲溶液pH值取决于 cB-/ cHB（缓冲比） ②对于同一缓冲对组成不同浓度的缓冲液，其 pH值只取决于缓冲比（pKa值相同) 。 ③当缓冲比cB-/ cHB=1,即 cB-= cHB pH = pKa ④当缓冲液适当稀释时,缓冲比不变, pH 基本不 变 (但严格说,会产生稀释效应,pH值略有变化)
0.1molHAc 【实验4-2 】1L含 混合液pH=4.75 0.1molNaAc
加1mol.L-1HCI pH=4.66 △pH= -0.09 10ml 加1mol.L-1NaOH pH=4.84 △pH= 0.09 10ml · · · · · · 加1升纯水稀释 pH=4.75 结论:这类混合液能抵抗外来少量强酸强碱 或适当稀释的影响,保持pH值基本不改变。
0.10-0.01=0.09
nAcpH = pKa+ lg n HAc =4.75+lg0.11/0.09 =4.84
0.10+0.01=0.11
【例4-1 】1升混合液中含有0.1mol· L-1HAc 和0.1mol· L-1NaAc,求算: ①混合液的pH值 ②混合液中加0.01mol· L-1HCI后的pH值 ③混合液中加0.01mol· L-1NaOH后的pH值 ④此混合液稀释一倍后的pH值。 解：④混合液稀释一倍后 [HAc]=[Ac-]=0.10/2=0.05(mol.L-1) c pH = pKa+ lg Ac cHAc =4.76+lg0.05/0.05 =4.75
缓冲溶液pH值的计算
【例4-1’ 】计算结果比较可知:
①原液 ②加酸 ③加碱 ④稀释 pH值 4.75 4.66 4.84 4.75
在缓冲溶液中加入少量强酸、强碱或将溶 液适当稀释时,溶液的pH值基本保持不变。
小结 缓冲溶液的主要性质
①抗酸抗碱作用
②抗稀释作用（在适当范围内）
缓冲溶液pH值的计算
0.10-0.01=0.09
nAcpH = pKa+ lg n HB =4.75+lg0.09/0.11 =4.66
0.10+0.01=0.11
【例4-1 】1升混合液中含有0.1mol· L-1HAc 和0.1mol· L-1NaAc,求算: ①混合液的pH值 ②混合液中加0.01mol· L-1HCI后的pH值 ③混合液中加0.01mol· L-1NaOH后的pH值 ④此混合液稀释一倍后的pH值。 解:③ HAc+NaOH = NaAc+H2O
【例4-1 】1升混合液中含有0.1mol· L-1HAc 和0.1mol· L-1NaAc,求算: ①混合液的pH值 ②混合液中加0.01mol· L-1HCI后的pH值 ③混合液中加0.01mol· L-1NaOH后的pH值 ④此混合液稀释一倍后的pH值。 解: ② NaAc+HCI = HAc+NaCI
(4-1式)
缓冲溶液pH值的计算
-] [ B pH = pKa+ lg (4-1)式 [HB] HB + H2O H3O++ B-
NaB
Na+ + BHB已解离 部分的浓度
[B-] = c(B-) + c’(HB) [HB] = c(HB)- c’(HB) ∵· 同离子效应 c’(HB)可忽略
∴ [B-] ≈ c(B-) [HB] ≈ c(HB)
缓冲容量β
二、影响缓冲容量的因素
-] [ B 缓冲公式 pH = pKa+ lg [HB] 加入少量(△n)强碱或强酸后 -]±△n [ B pH’ = pKa+ lg [HB]－ ＋△n △pH = pH’- pH
可见， △pH 小，β值就大。
缓冲容量β
cB由pH = pKa+ lg c HB 缓冲比cB-/cHB pH
缓冲溶液的基本概念
▲缓冲作用：当加入少量强酸强碱或稍 加稀释后仍能保持其pH值不发生显著 改变的作用。
▲缓冲溶液:具有缓冲作用的溶液。 ▲缓冲溶液的组成：实质上是一共轭酸 碱体系，即由足够浓度的弱酸及对应共 轭碱组成。 共轭酸碱对 即缓冲对或 缓冲系
缓冲溶液的基本概念
常见的缓冲对有三种类型
①弱酸及其对应盐 HAc Ac-
△n=0.10×0.30=0.03(mmol) △n β= V △pH =0.03/(10×0.03) =0.10(mmol· ml-1· pH-1)
缓冲容量β
△n β= （积分式） V △pH
只表示在pH变化范围内缓冲容量的平均值。 严格地说，应用下式表示: dn β= （微分式） V dpH
③0.2mol· L-1HAc10ml与0.2 mol· L-1NaAc 10ml混合 ④0.001mol· L-1HAc与0.001 mol· L-1NaAc 等体积混合。
缓冲溶液的基本概念
二、缓冲作用原理
缓冲系(对): HAc-NaAc
HAc + H2O
NaAc
H3O++ AcNa+ + Ac-
缓冲对选定后 pH由缓冲比cB-/cHB 决定
总浓度 c总 影响缓冲容 量β的因素:
缓冲容量β
①c总=cB-+cHB
cB②缓冲比= cHB
缓冲容量β
[例4-4]用浓度为0.20mol· L-1的HAc与NaAc 等体积混合成10ml缓冲液。已知HAc的 pKa=4.75，计算：①该缓冲液的pH ②在该 溶液中加0.10mol· L-1NaOH0.30ml时的β。
缓冲溶液pH值的计算
[B-] ≈ c(B-) [HB] ≈ c(HB)
上式可表示为:
pH = pKa + lg c(B-) (4-2)式 c(HB） 近似式。
①c为初始浓度(一般已知),可使计算大为简化 c(B-) -+c ②缓冲比= , c = c HB c(HB） 总 B
缓冲溶液pH值的计算
缓冲系特征： ①HAc , Ac-足量; H3O+少量（同离子效应) ②混合液本身具有一定pH值。 ③外加少量强酸或强碱，即发生质子转移 平衡移动。
缓冲溶液的基本概念
H+(外来） NaAc Na+ + Ac-
HAc + H2O
H3O++ Ac抗酸组分
Ac-抵抗H3O+的增加，起抗酸作用， 溶液pH值无显著（保持基本不变）
cB由pH pKa+ lg c ,可知： HB
为主
【例4-1’ 】1升混合液中含有0.1mol· L-1HAc 和0.1mol· L-1NaAc,求算: ①混合液的pH值 ②混合液中加0.01mol· L-1HCI后的pH值 ③混合液中加0.01mol· L-1NaOH后的pH值 ④此混合液稀释一倍后的pH值。 解: 缓冲对 HAc-Ac-(已知HAc 的pKa=4.75) cB ① pH = pKa+ lg c HB cAc= pKa+ lg c HAc =4.75+lg0.1/0.1=4.75
c(Ac-) =4.75+lg0.10/0.10 解: ①pH = pKa+ lg c(HAc) =4.75 n(Ac-) ②pH’ = pKa+ lg n(HAc) =4.75+lg 0.20×5.0+ 0.10×0.30 0.20×5.0 - 0.10×0.30 =4.78
缓冲容量β
[例4-4] 续 ③ 计算缓冲容量β。 解: △pH=4.78-4.75=0.03
第四章
(buffer solution)
缓冲溶液
本章主要内容有：
★ 缓冲溶液的基本概念 ★ 缓冲溶液pH值的计算
★ 缓冲容量
★ 缓冲溶液的配制 ★ 缓冲溶液在医学上的意义
第一节 缓冲溶液的基本概念
缓冲溶液的基本概念
一、缓冲作用和组成
【实验4-1】298K时，纯水(1L） pH=7.00 加1mol.L-1HCI pH=4.00 △pH = -3.00 0.1ml 加1mol.L-1NaOH pH=10.00 △pH = 3.00 0.1ml 结论：纯水和一般溶液的pH易受外界酸碱 因素影响发生显著变化。
-]· -) [B y(B pH = pKa+ lg [HB]· y(HB) -) y(B [B ] pH = pKa +lg +lg [HB] y(HB) (校正式)
校正因子(或校正值) 由① 缓冲溶液总离子强度(I) ②缓冲对中弱酸的电荷 (Z)
查表4-2 (p69)
【例4-2 】0.05mol· L-1KH2PO4与0.05mol· L-1 Na2HPO4等体积混合后，求混合液的①近 似pH②校正后的pH。已知H3PO4 pKa1=2.12 pKa2 =7.21。