分析化學(xué)第3章緩沖溶液ppt課件

1、3.4 緩沖溶液,3.4.1 緩沖溶液的定義與種類 3.4.2 緩沖溶液的pH計(jì)算 3.4.3 緩沖容量、緩沖指數(shù)、及有效緩沖范圍 3.4.4 緩沖溶液的選擇 3.4.5 標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液,buffer solution,討論,3.4.1 緩沖溶液的定義與種類,定義,緩沖溶液是指具有穩(wěn)定某種性質(zhì)的溶液體系,pH緩沖溶液具有穩(wěn)定體系酸度的特性,分類,1.濃度較大的弱酸或弱堿及其共軛酸堿對,2.濃度較大的強(qiáng)酸或強(qiáng)堿,由Ca mol/L HB 和Cb mol/L B- 構(gòu)成的共軛酸堿平衡,H,OH,使pH穩(wěn)定在一個(gè)較窄的范圍,緩沖溶液的作用機(jī)制,高濃度強(qiáng)酸強(qiáng)堿則是因?yàn)楸旧頋舛却髮ι倭康乃峄驂A的加入不敏感

2、而達(dá)到穩(wěn)定pH 值的作用的,Plots of pH vs. mL of water added to (a ) 0.500 mL of 0.100 mol . L-1 HCl and (b) 0.500 mL of a solution 0.100 mol . L-1 in both HAc and NaAc,對溶液稀釋過程pH變化的控制,HCl,NaAc-HAc,3.4.2 緩沖溶液的pH計(jì)算,設(shè)Ca mol/L HB 和Cb mol/L B- 構(gòu)成的緩沖溶液,參考水準(zhǔn),H2O, HB,PBE,PBE,參考水準(zhǔn),H2O, B,簡化,1.pH 6,2.pH 8,最簡式,解：首先進(jìn)行體系分析,0

3、.10 mol/L NH4HF2,0.10 mol/L NH4F + 0.10 mol/L HF,體系中的酸: NH4+，HF,體系中的堿：F,構(gòu)成緩沖體系,對緩沖體系 ，若共軛酸堿對的濃度相差不大，pH pKa ，可由此估計(jì)H+和OH-，并依此判斷該用近似式、最簡式或精確式,例題 求0.10 mol/L NH4HF2 溶液的pH,什么情況下可用最簡式,3.4.3 緩沖容量、緩沖指數(shù)與有效緩沖范圍 buffer capacity buffer index buffer intensity buffer value,緩沖容量 是指緩沖溶液抵御pH值變化的能力。定義為,式中a與b分別代表加入的強(qiáng)酸

4、或強(qiáng)堿的濃度,緩沖容量是溶液的一個(gè)狀態(tài)參數(shù)，當(dāng)溶液的狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，緩沖容量也發(fā)生變化,例如，當(dāng)緩沖溶液被稀釋時(shí)；往緩沖溶液中加入酸或堿時(shí),影響緩沖容量的因素討論,設(shè)一緩沖體系（HANaA）由cHAmol/L HA 和 cA mol/L 的NaA構(gòu)成，總濃度c= cHA + cA。若以HA和H2O為參考水準(zhǔn),PBE,若在該體系加入強(qiáng)堿，并使強(qiáng)堿的濃度為b,PBE,推導(dǎo)過程,推 導(dǎo) 過 程,PBE,影響緩沖容量的因素的討論(2,有效緩沖范圍,pKa 1,結(jié)論：影響緩沖溶液緩沖指數(shù)大小的因素為共軛酸堿對的分布分?jǐn)?shù)和緩沖溶液的總濃度,有效緩沖范圍,1）HF-F-，pKa = 3.17,緩沖體系,2.

5、17 4.17,2）HAc-Ac-， pKa = 4.76,3.76 5.76,3）H2PO4-HPO42-，pKa2 = 7.21,6.21 8.21,4）Na2B4O7， pKa = 9.18,8.18 10.18,5）NH3-NH4+， pKa = 9.25,8.25 10.25,緩沖指數(shù),緩沖指數(shù)分布圖,1）HF-F-，pKa = 3.17,2）HAc-Ac-， pKa = 4.76,C = 1.0 mol/L C = 0.5 mol/L C = 0.2 mol/L,3）H2PO4-HPO42-， pKa2 = 7.21,4）Na2B4O7， pKa = 9.18,5）NH3-NH4+

6、， pKa = 9.24,6）強(qiáng)酸區(qū),7）強(qiáng)堿區(qū),問題1：其它緩沖體系的總濃度,問題2：同濃度不同pKa的弱酸弱堿緩沖體系的異同,緩沖指數(shù)分布圖,H3PO4 pKa1 = 2.16， pKa2 = 7.21 , pKa3 = 12.32,問題：如何配制全域pH緩沖溶液(系列）,緩沖溶液的計(jì)算,欲將pH值控制在某個(gè)范圍內(nèi)（pH），緩沖溶液所能容納外加的強(qiáng)酸或強(qiáng)堿的濃度（a或b）的計(jì)算,例 1 50 mL由0.10 mol L-1 NH3和0.10 mol L-1 NH4Cl按體積比3：1的比例配成的緩沖溶液，當(dāng)其pH由9.73改變到8.73時(shí)能容納多少鹽酸？（pKa = 9.25,b0為加入強(qiáng)堿

7、， b0為加入強(qiáng)酸,題解 0.052 mol/L,題 解,解,例2,由0.10 mol L-1 NH3和0.10mol L-1 NH4Cl按體積比3：1的比例配成的緩沖溶液，其緩沖指數(shù)為多少？ （pKa = 9.25,題解 = 0.043 molL-1,用0.02000 mol L-1 EDTA滴定25.00mL濃度為0.02000 mol L-1 的Zn2+溶液，欲加入10 mL pH = 5.0 HAc-NaAc緩沖溶液（pKa = 4.74），為使滴定前后的pH改變不超過0.3個(gè)單位，應(yīng)配制總濃度為多大的緩沖溶液,例3,題解 c0 = 0.78 mol L-1,題 解,解,題 解,3.4

8、.4 緩沖溶液的選擇,所控制的pH應(yīng)盡量與pKa一致，且濃度較大。 緩沖溶液應(yīng)對體系的反應(yīng)無干擾,3.4.5 標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液,標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液是用來校準(zhǔn)pH用的，它的pH值是經(jīng)過實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確測定的。 如果要用計(jì)算來求得某種標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液的pH，必須校準(zhǔn)離子強(qiáng)度的影響,討論,某溶液中含HAc、NaAc 和Na2C2O4，其濃度分別為0.80、0.29和1.010-4 mol/L。計(jì)算此溶液中C2O42-的平衡濃度,體系分析,堿,Ac-， C2O42-，OH-, HC2O4,酸,HAc，H+, HC2O4-, H2C2O4,3.5 酸堿指示劑,3.5.1 酸堿指示劑的作用原理及變色范圍 3.5.2 影響指示劑

9、變色范圍的各種因素 3.5.3 混合指示劑,3.5.1 酸堿指示劑的作用原理及變色范圍,甲基橙,酚酞,酸堿指示劑一般是有機(jī)弱酸或有機(jī)弱堿，其共軛酸堿形式具有明顯不同的顏色,3.5.1 酸堿指示劑的作用原理及變色范圍,作用原理,indicator,作用于人眼的顏色由 確定，而 又由 確定，因此可由顏色的變化判斷H+的變化，確定滴定的終點(diǎn),堿色,酸色,指示劑變色范圍,理論變色點(diǎn)：pKa,滴定指數(shù)：pT,理論變色范圍 pKa1,指示劑的用量 溫度的影響對Ka的影響 離子強(qiáng)度的影響Ka與Kac的差別增大 溶劑的影響,雙色指示劑,例如甲基橙,但酸堿指示劑本身具有酸堿性質(zhì)，也會(huì)與滴定劑作用，用量過大會(huì)引起較大的誤差，尤其是對微量滴定而言,3.5.2 影響指示劑變色范圍的各種因素,用量的影響,單色指示劑,例