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第三章 酸碱解离平衡和缓冲溶液
aB=γB cB/cθ
– cθ为标准态的浓度(1mol/L)
– 相对浓度: cr =cB /cθ,单位为1。aB=γB cr
– γB为活度因子(activity coefficient); – 一般 aB<cB 故γB <1 – 溶液越稀,活度与浓度差别越小。对中性
分子、弱电解质, γB 可视为1。
为1的状态
A- + H2O
HA + OH-
[HA][OH-]
K bө=
[A-]
Kb ө ---- 碱解离平衡常数 (碱常数)
在一定温度下,Ka ө 、Kb ө值一定。 Ka ө 越大,酸性越强。 Kb ө越大,碱性越强。 有时也用pKa ө或pKb ө表示。 pKaθ=-lgKaθ,pKbθ=-lgKbθ(表3.3) pKaθ越大,Kaθ越小, 酸越弱 pKb ө越大,Kb ө越小,碱越弱
第二节 弱电解质溶液
相对平衡浓
• 一、弱电解质的解离平衡度,单位为
HA + H2O
A- + H3O+
1
KKaөө==
[A[-A][-H][+H] +] [HA][HA]
质热在力某学温标度准(态2K指98物ak)ө ---- 酸解离平衡常数 ( 酸常数) 和100kPa下,活度表示酸在水中释放质子能力的大小
[HPΟ
2 4
]
2.21013
4-]> [HPO42-]>[PO43-]。
• 2、多元酸每一步解离都产生H+,所以溶液中H+ 浓度是几步解离所产生H+的总浓度。在Ka1θ,Ka2θ, Ka3θ关系式中的[H+]也是指H+的总的相对浓度。
H2PO4- + H3O+
K
θ a1
[Η ][Η2PO4 ] [Η3PO4 ]
7.52103
H2PO4- + H2O
HPO42- + H3O+
105
Κa2θ
[Η ][HPO24 ]
[Η
2
PΟ
4
]
6.23108
HPO42- + H2O
PO43- + H3O+
105
Κ
a
θ 3
[Η ][PΟ34 ]
pKaθ(pKbθ) 4.75 9.31 6.37 10.25 2.12 7.21 12.67 4.75 7.97
(一)一元弱酸、弱碱的解离平衡
设HAc的相对浓度为cr,解离度为α,达到平衡后,
HAc
H+ + Ac-
•
cr - crα
crα crα
Ka [H ][Ac ] cr cr cr 2
[HAc ]
cr cr 1
解离度与平衡常数的关系----稀释定律
Ka [H ][Ac ] cr cr cr 2 [HAc] cr cr 1
K
θ a
cr 2
说明:
Kaθ
cr
(3.11)
1、在一定温度下,同一弱电解质的解离度与其浓度 的平方根成反比。溶液愈稀,解离度愈大。
2、相同浓度的不同电解质,它们的解离度分别与其 标准解离平衡常数的平方根成正比。标准解离常数大 的,解离度也大。
解
如质HAc
质
弱电解质 第二部节分解离
α=
已解离分子数 原有分子总数
• 2、强电解质的解离度α(degree of
dissociation)
• 理论上应为100%, • 实际上小于100%(表观解离度) • 25℃0.1mol/kg的HCl α92%,KClα86%
3、离子相互作用理论-----强电解质溶液理论(1923)
熟悉内容:
1、 多元酸碱pH的计算;两性物质pH的计算 2、缓冲溶液的一般配制方法
了解内容:1、 强电解质溶液理论,活度和活度因子
2、 盐效应3、血液中的缓冲系
第一节 强电解质溶液理论
• 一、强电解质溶液理论
如NaCl
第一节
1、强电解质和弱电解质: 易溶强电解
电
强电解质
质完全解离
难溶强电解
如BaSO4 第四章
第三章 酸碱解离平衡和缓冲溶液
第一节 强电解质溶液 第二节 弱电解质溶液 ★第三节 酸碱理论 ★ 第四节 水的解离平衡
★ 和溶液的pH ★ 第五节 缓 冲 溶 液
本章教学目的和要求
掌握内容: 1、酸碱质子理论
2、弱电解质的解离平衡,平衡常数、稀释定律、同离子效应 3、一元弱酸、弱碱溶液pH的计算 4、缓冲溶液的基本概念及缓 冲机制、缓冲容量及影响因素、 缓冲范 围的概念 5、缓冲溶液pH的计算
例3.4 计算25℃时浓度分别为0.10mol·L-1和 0.010mol·L-1时,HCN的解离度和溶液中的[H3O+]。
解: 查表得HCN的Kaθ=4.9×10-10
当浓度为0.10mol·L-1时
Kaθ 4.9 1010 7 105
cr
0.10
[H3O+]=crα=(0.10×7×10-5)=7×10-6
• 3、溶液中的H+,主要由第一步解离得到,由二 级解离及三级解离所产生的H+很少,可以忽略。
• 4、在水溶液中,多元弱碱和多元弱酸情况相似。
二、弱电解质解离平衡的移动
• (一)同离子效应(common ion effect)
• 在弱电解质的水溶液中,加入与弱电解质含有 相同离子的易溶性强电解质,使弱电解质的解 离度降低,这种现象称为同离子效应。
强电解质溶液离子氛示意图
1) 强电解质在水 中是全部解离的
2 ) 离子间通过静电 引力相互作用,每 一个离子都被周围 电荷相反的离子包 围着,形成“离子 氛”
3 )离子自由活动能 力降低
二、离子的活度和活度因子
• 活度(activity):离子的有效浓度(表观 浓度), 是电解质溶液中实际上能起作用 的离子浓度。
表3.3 常见弱酸、弱碱的标准解离平衡常数
电解质 醋酸
氢氰酸 碳酸
磷酸
氨水(Kbθ) 羟胺(Kbθ)
t/℃ 25 25 25
25
25 20
分级
1 2 1 2 3
Kaθ(Kbθ) 1.76×10-5 4.93×10-10 4.30×10-7 5.61×10-11 7.52×10-3 6.23×10-8 2.2×10-13 1.76×10-5 1.07×10-8
当浓度为0.010mol·L-1时
K
θ a
4.9 1010 2.2 104
cr
0.010
[H3O+]=crα=0.010×2.2×10-4=2.2×10-6
降低弱酸的浓度,可使其解离度增加,但[H3O+]也 随着降低。
(二)多元弱酸、弱碱的解离平衡
多元弱酸、弱碱在水中的质子传递平衡分步进行:
H3PO4 + H2O