缓冲溶液的配置及原理
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常用缓冲溶液得配制＆缓冲溶液原理(一)甘氨酸-盐酸缓冲液(０、0５ｍol／L)甘氨酸分子量=75、０7。
０、2mｏl/Ｌ甘氨酸溶液含１５.０１g/L。
(二)邻苯二甲酸—盐酸缓冲液(0。
０５mol/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。
85g/L。
Na２HPO4分子量＝１４１、98;０.2mｏl／Ｌ溶液为28．40 g/Ｌ。
Na2HＰＯ４·２Ｈ2Ｏ分子量＝17８、０5;0、2mol/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、１mol/Ｌ溶液为21。
01 g／L。
(四)柠檬酸-氢氧化钠－盐酸缓冲液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。
NａAc·３H2O分子量＝136、０9;０。
2 moｌ/L溶液为27.2２g/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、0５mol／Ｌ)Ｘ毫升0、2mol/ＬKH2ＰO4+Y毫升0、２mｏl/ＬＮaOH 加水稀释至20毫升。
Na2HPO4·2H2O分子量=178。
05;0.2 ｍol/L溶液为35．６1ｇ/L、Na2HPO4·12H2O分子量＝358。
２2;０、２mol/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。
２moｌ/L溶液为３1。
21 g/Ｌ。
巴比妥钠分子量＝20６。
18;0。
０4ｍoｌ/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1０使用时注意将瓶盖严、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得溶液为12、37 g/L。
硼砂易失去结晶水,必须在带塞得瓶中保存。
(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。
２moｌ／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、２mol/Ｌ硼酸根)为19.０７g/Ｌ。
Nａ2CO3·10H2Ｏ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8．40g/Ｌ。
========＝＝=＝================(20０7年6月16日更新)＝=======＝==＝＝==＝====＝==＝=========＝缓冲溶液得理论知识: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。
可见纯水得PH值因加入少量得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+]得增加不到百分之一(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值发生明显变化得作用叫做缓冲作用;具有缓冲作用得溶液,叫做缓冲溶液。
(二)缓冲溶液得组成缓冲溶液由足够浓度得共轭酸碱对组成。
其中,能对抗外来强碱得称为共轭酸,能对抗外来强酸得称为共轭碱,这一对共轭酸碱通常称为缓冲对、缓冲剂或缓冲系,常见得缓冲对主要有三种类型。
1.弱酸及其对应得盐例如,HOAc-NaOAc(实际上就是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、多元弱酸得酸式盐及其对应得次级盐,例如,ＮaHCO3-Nａ2ＣＯ３;NａH2PＯ4－Na２HPO4;NａH2C5HO７(柠檬酸二氢钠)－Na2HC６H5Ｏ7;KHC８H4O4-K２C8H４O4。
3。
弱碱及其对应得盐例如ＮH3—NH+4ＣL－;ＲＮH2-RNH+3Ａ—(伯胺及其盐);Ｔris—Tr ｉsH+Ａ—(三羟甲基烷及其盐)。
(三)缓冲溶液得作用原理现以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 稳定得原理。
醋酸就是弱酸,在溶液中得离解度很小,溶液中主要以ＨＯＡc分子形式存在,OA ｃ—得浓度很低、醋酸钠就是强电解质,在溶液中全部离解成Ｎa+与ＯAc－,由于同离子效应,加入NaOＡc后使ＨOAc离解平衡向左移动,使HOAc得离解度减小,[HOAｃ］增大。
所以,在ＨＯＡc－NaOＡc混合溶液中,存在着大量得HOAｃ与OAc-。
其中ＨOAc主要来自共轭酸HOAc,OAc-主要来自NａOAc、这个溶液有一定得［H+],即有一定得PH值。
在HOＡc—NaOAｃ缓冲溶液中,存在着如下得化学平衡:在缓冲溶液中加入少量强酸(如HCL),则增加了溶液得[Ｈ+］。
假设不发生其她反应,溶液得PH值应该减小。
但就是由于［H+］增加,抗酸成分即共轭碱ＯAc—与增加得H+结合成HOA ｃ,破坏了HOAc原有得离解平衡,使平衡左移即向生成共轭碱HOＡｃ分子得方向移动,直至建立新得平衡。
因为加入H+较少,溶液中OAｃ－浓度较大,所以加入得H+绝大部分转变成弱酸HOAc,因此溶液得PH值不发生明显得降低。
在缓冲溶液中加入少量强碱(如NaOH),则增加了溶液中ＯH－得浓度。
假设不发生其她反应,溶液得PH值应该增大。
但由于溶液中得H+立即加入得OH—结合成更难离解得H2O,这就破坏了ＨOAc原有得离解平衡,促使HＯＡc得离解平衡向右移动,即不断向生成H＋与OAｃ-得方向移动,直至加入得OH—绝大部分转变成H２O,建立新得平衡为止。
因为加入得OH－少,溶液中抗碱成分即共轭酸HOAc得浓度较大,因此溶液得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得离解度增加,所产生得Ｈ＋可维持溶液得PH值不发生明显得变化。
所以,溶液具有抗酸、抗碱与抗稀释作用。
多元酸得酸式盐及其对应得次级盐得作用原理与前面讨论得相似。
例如,在NaH2ＰO4－Na2HPＯ4溶液中存在着离解平衡:HＰO2－４就是抗酸成分,通过平衡移能对抗外加酸得影响。
Ｈ２ＰＯ2－４就是抗碱成分,通过平衡右移能对抗外加碱得影响、弱碱及其对应盐得缓冲作用原理,例如,NH３-NH４CL(即NH3－ＮＨ+4)溶液中,NH3能对抗外加酸得影响就是抗酸成分,ＮＨ+４能对抗外加碱得影响就是抗碱成分。
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,从而使溶液得PH值稳定。
二、缓冲溶液PH得计算(一)亨德森方程式在缓冲溶液例如HＯＡc-NａOＡc溶液中,有以下得离解平衡:等式两边各取负对数,则即HOAc得离解度比较小,由于溶液中大量得OAｃ-对HOＡc所产生得同离子效应,使ＨOAc 得离解度变得更小。
因此上式中得［HＯAc]可以瞧作等于HOAc得总浓度[共轭酸］(即缓冲溶液中共轭酸得浓度)。
同时,在溶液中NaＯAc全部离解,可以认为溶液中［OAc－]等于NａOAc得总浓度[共轭碱］(即配制得缓冲溶液中共轭碱得浓度)。
将[共轭酸]与［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、它表明缓冲溶液得PH值决定于共轭酸得离解常数Ｋa与组成缓冲溶液得共轭碱与共轭酸浓度得比值。
对于一定得共轭酸,PKa为定值,所以缓冲溶液得PH就决定于两者浓度得比值即缓冲比、当缓冲溶液加水稀释时,由于共轭碱与共轭酸得浓度受到同等程度得稀释,缓冲比就是不变得;在一定得稀释度范围内,缓冲溶液得PH值实际上也几乎不变。
式(3—11)中得浓度项指得就是混合溶液中共轭酸碱得浓度,而不就是混合前得浓度。
若混合前共轭酸得量浓度就是ｃ酸,体积就是V酸,共轭碱得量浓度就是c碱,体积就是Ｖ碱,则式(３-11)可改写成:(３—1２)若两种溶液得量浓度相等,则(3-13)若就是等体积得两溶液相混合,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得ＰH近似值。
当用于弱酸及其对应得盐组成得缓冲溶液得PＨ值时,ＰKa即弱酸得离解常数负对数(见书后附表),［共轭碱］即［弱酸盐]、当用于多元弱酸得酸式盐及其对应得次级盐组成缓冲溶液得PH值时,共轭酸即酸式盐,pＫa即该酸式盐负离子得离解常数得负对数,共轭碱即该酸式盐得次级盐。
例如,NaHCO3－Na2CO3缓冲溶液得ＰH值:(3－1５)式中PKａ即H2CO3得PKa2、同样,ＮaH2ＰO4－Ｎa2HPO4缓冲溶液得PＨ值:(３－16)式中PKa为H3PO4得ＰKa２。
弱碱与它得共轭酸缓冲溶液得PＨ值也可根据式(3—1１)计算、(二)缓冲溶液PＨ值计算举例例５0。
１mol.L-1得ＨOAc500ｍＬ与0。
2ｍoｌ。
L—1得NaＯAc250mL配成缓冲溶液,计算溶液得pＨ值、解:把所给条件代入式(3－１１),由书后附表查得HOAc得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,试计算这个溶液得pH值(2.5℃时,HOAc时pKａ=4.75)。
从反应瞧出ＨＯAc有1/3被OH—中与,生成OＡc－与H2O,溶液得总体积为20mL。
例7 H2PO２—4已知得pKa=7。
21,求浓度为０、10０mol。
L－1、ｐH7、4０得磷酸盐缓冲溶液得缓冲比以及共轭碱HPＯ2-4与共轭酸H2ＰＯ2—4得浓度。
