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《磷酸盐缓冲溶液pH计算公式及其应用.pdf》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第14卷第2期高等函授学报(自然科学版)Vol.14No.22001年4月JournalofHigherCorrespondenceEducation(NaturalSciences)April2001文章编号:1006-7353(2001)02-0009-02磷酸盐缓冲溶液(Na2HPO4-NaH2PO4)pH计算公式及其应用张太平(华中师范大学化学系)摘要:本文着重从物理化学角度解决无机化学和分析化学中较难解决的磷酸盐缓冲溶液pH计算与实验的不一致性,从活度概念解决这一矛盾,进而说明物理化学中活度理论对实际的指导作用。便于读者更深刻的理解理论和应用
2、。关键词:活度;活度系数;离子强度;离子电荷;活度系数;pH;Lewis-Randall定义;Debye-Hǜckel根限定律;电离常数中图分类号:O646.1文献标识码:A我们在学习无机化学中很少研究磷酸盐根据Debye-Hǜckel极限定律:Lgfi=缓冲溶液pH计算的理论公式,然而无机化-AZ2I可求出其活度系数,其中A为常数,学实验中有时遇到类似问题,我们起先只能1+I以pH试纸或pH计检验其酸碱性,如何从理Z为离子电荷数,I为离子强度。而溶液的离论上解释做得甚少。当我们学习物理化学1子强度又可由Lewis-Randall定义的:I=后,对磷酸
3、盐缓冲溶液pH的认识更深入了,22∑CiZi求出其I,其中:Ci表示浓度,Z表示离我们可以从活度概念推论的pH与实验值却子电荷数。因此相当接近。这说明该理论有很大实际意义。12现在我们从磷酸盐Na2HPO4-NaH2PO4缓I=∑CiZi2冲溶液出发,并设其两种盐浓度相等,再推导=1(12C+2-22-Na+1CHPO+2CHPO)其pH计算公式,而后根据其具体实例予以22441计算,并与实验值进行比较。=(CNa++CH-+4CHPO2-)PO2244磷酸的二级解离表示如下1-+2-=(3CHPO-+CHPO-+4CHPO-)H2PO4=H+HPO4
4、2242424=4CHPO-(或=4CHPO2-)=4C盐(3)平衡常数应为244aH+aHPO2-aH+cHPO2-fHPO2-(其中,C+-Na=3CHPO是由于一个44424Ka==·(1)2aHPO-cHPO-fHPO-+42424Na2HPO4分子解离出2个Na,一个+其中,ai表示相对活度,ci表示浓度,fi表NaH2PO4分子解离出一个Na,所以一个示活度系数Na2HPO4分子和一个NaH2PO4分子混合必由于Na2HPO4和NaH2PO4的浓度相解离出3个Na+,C盐表示在Na2HPO4和等,NaH2PO4的浓度相等时,缓冲溶液中任一种
5、fHPO2-4盐的浓度)所以Ka=aH+(2)2fH-PO24于是收稿日期:2000-08-0325第14卷第2期高等函授学报(自然科学版)Vol.14No.22001年4月JournalofHigherCorrespondenceEducation(NaturalSciences)April2001-A×Z24C盐-8AC盐已知C盐=CNaHPO=CNaHPO2-2424lgfHPO==4-11+4C盐1+24C盐=0.025mol·l(4)3.05C盐所以pH=7.21-21+2C-A×14C盐-2AC盐盐lgf-HPO==241+4C盐1+24C
6、盐3.050.025=7.21-(5)1+20.025=7.21-0.37将两式相减得2-=6.84fHPO4-8AC盐-2AC盐lg-=-计算结果与实验值(6.86)非常接近fH2PO41+2C盐1+24C盐若我们不考虑离子强度的影响,按一般-6AC盐=(6)方法计算则得:1+24C盐CHPO2-fHPO2--6AC44盐pH=pKa+lg-=101+2C(7)2CHPOfH-盐24PO240.025=7.21+lg再将(7)式代入(2)得0.0256AC盐=7.21a+1+2CH=Ka·10(8)2盐此计算结果与实验值相差颇大,这说明取a+-2-H
7、的负对数,则:尽管H2PO4和HPO4的浓度相等,但由于pH=-lgaH+它们的体积和电荷数不同,受离子间力影响6AC盐的程度也有所不同,因此彼此表现出不同的=-lgKa-(9)21+2C化学活性,对溶液的pH产生不同的影响,故盐(9)为等浓度的酸式磷酸盐组成的缓冲在标准缓冲溶液pH理论计算中,必须校正溶液pH计算公式。离子强度的影响,即以物质的活度代入公式通常我们测缓冲溶液的pH是在室温下进行计算,方能得到实验值颇为接近的pH。进行,因此,我们可把(9)式进一步简化。已参考文献知在25℃时,A=0.5091,磷酸的第二热力学[1]L.G赛冷.P.W兰
8、吉.C.O.加布里桑著.傅献彩解离常数K-8等译.物理化学习题集.北京:高等教育出版社,a=6