缓冲溶液ph值计算公式

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时间:2018-07-09

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1、缓冲溶液pH值计算公式裴老师教你学化学许多化学反应(包括生物化学反应)需要在一定的pH值范围内进行,然而某些反应有H+或OH-的生成或消耗,溶液的pH值会随反应的进行而发生变化,从而影响反应的正常进行。在这种情况下,就要借助缓冲溶液来稳定溶液的pH值,以维持反应的正常进行。在无机化学的教学中,为了使学生根据反应所要控制的pH值范围,能正确选择和配制缓冲溶液,就需要要求学生对缓冲溶液pH值的计算公式熟练掌握并能灵活应用。缓冲溶液pH值的计算公式,根据缓冲溶液的组成大致可分为两大类型。1由弱酸及弱酸盐组成的缓冲溶液设弱酸的浓度为C酸(

2、mol·L-1),弱酸盐的浓度为C盐(mol·L-1),在溶液中存在下列平衡:HAH++A-[1](P78)平衡时:C酸-xxC盐+xKa°=x(C盐+x)/(C酸-x)x=[H+]=Ka°(C酸-x)/(C盐+x)由于Ka°值较小,且因存在同离子效应,此时x很小,因而C酸-x≈C酸,C盐+x≈C盐,所以[H+]=Ka°C酸/C盐将该式两边取负对数:-log[H+]=-logKa°-logC酸/C盐,所以pH=pKa°-logC酸/C盐(1)这就是计算一元弱酸及弱酸盐组成的缓冲溶液pH值的通式。2由弱碱及弱碱盐组成的缓冲溶液设弱碱

3、的浓度为C碱(mol·L-1),弱碱盐的浓度为C碱(mol·L-1),在溶液中存在下列平衡:B+H2OBH++OH-[2](P140)平衡时:C碱-xC盐+xxKb°=x(C盐+x)/(C碱-x)x=[OH-]=Kb°(C碱-x)/(C盐+x)由于Kb°较小,且因存在同离子效应此时x很小,因此C碱-x≈C碱,C盐+x≈C盐,所以,[OH-]=Kb°C碱/C盐将该式两边取负对数:-log[OH-]=-logKb°-logC碱/C盐pOH=pKb°-logC碱/C盐又因pH=14-pOH,所以pH=14-pKb°+logC碱/C盐(2

4、)这就是计算一元弱碱及弱碱盐组成的缓冲溶液pH值的通式。以上两种类型的缓冲溶液由于组成不同,其计算pH值的公式也不相同。这就给教师的教学和学生的学习带来一定困难。如果我们将这两种不同类型的缓冲溶液用酸碱质子理论进行处理,就可将这两种计算pH值的公式统一起来。讨论如下:对于弱酸及弱酸盐组成的缓冲溶液,如HAc-NaAc缓冲溶液,根据酸碱质子理论Ac-可以接受质子是碱,而HAc可以给出质子是酸,它们是一共轭酸碱对。设Ac-的浓度为C碱(mol·L-1),HAc的浓度为C酸(mol·L-1),在溶液中存在下列解离平衡。HAcH++Ac-

5、平衡时:C酸-xxC碱+xKa°=x(C碱+x)/(C酸-x)x=Ka°(C酸-x)/(C碱+x)因Ka°值较小,且因存在同离子效应,此时x很小,因而C酸-x≈C酸,C碱+x≈C碱,所以x=[H+]=Ka°C酸/C碱将该式两边取负对数,得-log[H+]=-logKa°-logC酸/C碱pH=pKa°-logC酸/C碱(3)对于弱碱及弱碱盐组成的缓冲溶液,如NH3-NH4+缓冲溶液。根据酸碱质子理论,NH3可以接受质子是碱,而NH4+可以给出质子是酸,它们是一共轭酸碱对。设NH3的浓度为C碱(mol·L-1),NH4+的浓度为C酸

6、(mol·L-1),在溶液中存在下列平衡。NH4+H++NH3平衡时:C酸-xxC碱+xKa°=x(C碱+x)/(C酸-x)x=Ka°(C酸-x)/(C碱+x)因Ka°值较小,且因存在同离子效应,x很小,C酸-x≈C酸,C碱+x≈C碱,所以x=[H+]=Ka°C酸/C碱将该式两边取负对数,得:-log[H+]=-logKa°-logC酸/C碱pH=pKa°-logC酸/C碱(4)NH4+的Ka°一般化学手册上没有直接列出,但我们可根据共轭酸碱对的Ka°与Kb°的关系,Ka°=Kw°/Kb°,即可以根据NH3的Kb°就可求出共轭酸N

7、H4+的Ka°。通过上面的讨论可以看出(3)与(4)式完全相同,这样我们就将两种不同类型的缓冲溶液pH值的计算公式统一起来了。这对我们的教学十分便利,它不但简化了公式的推导过程,也减少了公式的个数。这样既便于教师的教学,也便于学生的理解和记忆。[参考文献][1]高职高专化学教材编写组.无机化学(第二版)[M].北京:高等教育出版社,2000.[2]大连理工大学.无机化学(第三版)[M].北京:高等教育出版社,1990.

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