(22)--3.３缓冲容量和缓冲范围.pdf

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1、3.3.缓冲容量和缓冲范围缓冲容量和缓冲范围一、缓冲容量一、缓冲容量通常用单位体积缓冲溶液的通常用单位体积缓冲溶液的pH改变改变1个单位个单位时，所需时，所需加入一元强酸或一元强碱的加入一元强酸或一元强碱的物质的量物质的量表示。表示。d越大，缓冲能力越强。越大，缓冲能力越强。由式可见：由式可见：微分定义式为：微分定义式为：dpHddef baVn）（由微分式可导出由微分式可导出与与c总总及及B-、HB 的关系：的关系：由此表明：由此表明：随随及及B-、HB 的改变而改变。的改变而改变。总-ba/HBB2.303 dpHddef cVn）（由此表明：由此表明：随随c总总及及B-、HB 的改变而改

2、变。的改变而改变。由于由于B-及及HB 决定缓冲比，影响缓冲溶液的决定缓冲比，影响缓冲溶液的pH，所以缓冲容量随缓冲溶液所以缓冲容量随缓冲溶液pH的变化而变化。的变化而变化。这种变化关系请大家看图这种变化关系请大家看图4-1。图图4-1 缓冲容量与缓冲容量与pH的关系的关系（1）0.10 mol/L（HAc+NaAc）；（）；（2）0.20 mol/L（HAc+NaAc）；）；（3）0.05 mol/L（KH2PO4+NaOH）；（）；（4）0.05 mol/L（H2BO3+NaOH）；）；分析图中曲线，可以得到以下几条规律：分析图中曲线，可以得到以下几条规律：1.缓冲比一定时，缓冲溶液的总浓

3、度越大，缓缓冲比一定时，缓冲溶液的总浓度越大，缓冲容量越大；如冲容量越大；如曲线（曲线（1）和（）和（2），总浓度增大一，总浓度增大一倍，缓冲容量也增大一倍。倍，缓冲容量也增大一倍。2.由弱酸及其共轭碱组成的缓冲溶液，如由弱酸及其共轭碱组成的缓冲溶液，如曲线曲线（1）（4），当总浓度一定时，缓冲容量是随着缓，当总浓度一定时，缓冲容量是随着缓冲比的变化而变化的。这种变化关系可看以下表冲比的变化而变化的。这种变化关系可看以下表4-4所列实例。所列实例。表表4-4 缓冲容量与缓冲比的关系缓冲容量与缓冲比的关系缓冲容量缓冲容量Ac-mol/LHAcmol/L缓冲比缓冲比总浓度总浓度mol/L缓冲容量缓

4、冲容量mol/LpH0.0950.00519:10.100.01090.0900.0109:10.100.02070.0500.0501:10.100.05760.0100.0901:90.100.02070.0050.0951:190.100.0109表中数据表明：表中数据表明：同一缓冲系的缓冲溶液，同一缓冲系的缓冲溶液，缓冲比越接近缓冲比越接近1，缓冲容量越大，缓冲容量越大；缓冲比偏离；缓冲比偏离1越远，缓冲容量越小。越远，缓冲容量越小。缓缓冲比等于冲比等于1（pH=pKa）时，缓冲容量最大）时，缓冲容量最大，用，用最大最大表示，表示，如（如（1）（4）等曲线的极大值。）等曲线的极大值。=

5、2.303HBB-/c总总c总总一定时，一定时，HB增大，增大，B-减小，反之，减小，反之，HB减小，减小，B-增大。当增大。当HB=B-=c总总/2时，时，HBB-取得最大值。将取得最大值。将HB=B-=c总总/2代入上代入上式，得最大缓冲容量计算公式。式，得最大缓冲容量计算公式。最大最大=2.303（c总总/2）（）（c总总/2）/c总总=0.576 c总总缓冲溶液的总浓度和缓冲比是影响缓冲容量缓冲溶液的总浓度和缓冲比是影响缓冲容量的两个重要因素。的两个重要因素。同一缓冲系的缓冲溶液，同一缓冲系的缓冲溶液，缓冲比一定时，缓冲溶液的缓冲比一定时，缓冲溶液的总浓度越大总浓度越大，缓冲容量越大。

6、，缓冲容量越大。当总浓度一定时，当总浓度一定时，缓冲比越接近1缓冲比越接近1，缓冲容量越大；，缓冲容量越大；二、缓冲范围二、缓冲范围（buffer effective range）当缓冲比大于当缓冲比大于10:1或小于或小于1:10时，可以认为缓冲时，可以认为缓冲溶液已基本失去缓冲作用的能力，如图溶液已基本失去缓冲作用的能力，如图4-1中，曲线中，曲线的两翼降的很低处；的两翼降的很低处；一般认为一般认为pH=pK1为缓冲作用的有效区为缓冲作用的有效区一般认为一般认为pH=pKa1为缓冲作用的有效区为缓冲作用的有效区间，间，称为缓冲溶液的缓冲范围。称为缓冲溶液的缓冲范围。不同的缓冲系，因各自弱酸的不同的缓冲系，因各自弱酸的pKa不同，不同，所以缓冲范围也各不相同。所以缓冲范围也各不相同。