第六节缓冲容量与缓冲溶液的配制

第六节缓冲容量与缓冲溶液 的配制 • 一、缓冲容量 • （一）缓冲容量的概念 • 为了定量地表示缓冲溶液缓冲能力的大小，采用缓冲容量（也称缓冲指数或缓冲值）β来衡量。

定义：使1L或1ml缓冲溶液的pH值改 • 变一个单位所需加入一元强酸或一元 • 强碱的物质的量（mol或mmol）， • 称为该缓冲溶液的缓冲容量。式中△b为单位体积缓冲溶液的pH值改变 △pH 个单位时所加一元强酸或一元强碱的物质的量。缓冲容量均为正值。通常缓冲容量的单位为mol·L-1 ·pH-1 。

例2-6试求例2-4中加强酸（HCl）或强碱 （NaOH）时该缓冲溶液的缓冲容量。解：（1）加HCl时的缓冲容量：在1L缓冲溶液中加入0.005mol的HCl，则例2-4的计算结果是：△pH=0.06 代入（2·10）式，得

（2）加NaOH时的缓冲容量：在1L缓冲溶 液中加入0.005mol NaOH，则：例2-4的计算结果是：△pH=0.07 代入（2·10）式，得

（二）影响缓冲容量的主要因素 1. 缓冲溶液总浓度当缓冲比一定时，缓冲溶液的总浓度愈大，缓冲能力就愈大。在一定范围内稀释时，缓冲容量也减小。 2. 缓冲比当缓冲溶液的总浓度一定时，若 [共轭碱]／[共轭酸]= 1，则缓冲容量最大。此时，溶液的 pH= pKa 。缓冲比离 1愈远，pH 值偏离 pKa愈远，缓冲容量愈小。

实验和计算表明，当缓冲比在1／10和10／1 之间时，即溶液的pH值在pKa-1和pKa+1之间时，溶液具有较大的缓冲能力。在化学上把具有缓冲作用的 pH 值范围，即pH=pKa±1称为缓冲溶液的缓冲范围。表 2-2 列出的是几种常用缓冲溶液中共轭酸的pKa及缓冲系的缓冲范围。

二、缓冲溶液的配制 • 配制一定pH值的缓冲溶液，应按下列 • 原则和步骤进行： • （1）选择适当的缓冲对，使所选缓冲 • 对中共轭酸的 pKa 与欲配制的缓冲溶液 • 的pH值尽可能相等或接近，偏离的数值 • 不应超过缓冲溶液的缓冲范围。

例如，配制 pH值为4.8的缓冲溶液，可选择HAc-NaAc缓冲对，因为HAc的pKa=4.75。又如配制pH值为5.2的缓冲溶液，应选择KHC8H4O4-KNaC8H4O4缓冲对，因为KHC8H4O4的pKa=5.4，与欲配制缓冲溶液的pH值(5.2)最接近。

（2）要有一定的总浓度， 一般在0.05mol·L-1～0.20mol·L-1之间较宜，其相应的β值在0.01～0.1之间。（3）为了使缓冲溶液具有较大的缓冲容量，应尽量使缓冲比接近于1。实际工作，常常使用相同浓度的共轭酸、碱溶液配制。设缓冲溶液的总体积为V总，共轭酸的体积为VHB、共轭碱的体积为VB-，混合前共轭酸、碱的浓度均为c，则：

代入（2·8）式，得 利用此式，只需按共轭酸碱溶液体积的比值配制缓冲溶液。

例2-7用0.10mol·L-1 HAc和0.10mol·L-1NaAc溶液 配制pH=4.95的缓冲溶液100ml，计算所需两溶液的体积。解：已知：[HB]=[B-]=0.10mol·L-1 代入（2.11）式，得

故即取0.10mol·L-1HAc38.8ml和0. 10mol·L-1 NaAc61.2ml混合可得pH=4.95的缓冲液 100ml。

另外，也常采用在一定量的弱酸溶液中，加入一定量的强碱，中和部分弱酸（即生成弱酸的共轭碱）的方法，必须明确两个问题：（1）弱酸的物质的量（ mol或mmol）必须多于强碱的物质的量（ mol或 mmol ）。（2）反应时被中和弱酸的物质的量等于强碱的物质的量，也等于生成的共轭碱的物质的量，这样剩余的弱酸与生成的共轭碱组成缓冲对。

例2-8现欲配制pH=5.0的缓冲溶液，试计算 在50ml 0.10mol·L-1HAc溶液中加入0.10mol·L-1 的NaOH溶液多少毫升？解：设需加入的NaOH溶液为xml，则加入 NaOH的物质的量为0.10x(mmol)，生成的NaAc的物质的量也是0.10x(mmol)，那么，全部中和NaOH后剩余的HAc的物质的量为(0.10×50－0.10x)(mmol)。

已知：pKa=4.75 pH=5.00 代入（2·9）式，得

　　所以，在50ml 0.10mol·L-1HAc溶液中 • 加入32.00ml 0.10mol ·L-1NaOH溶液，即 • 可得到pH=5.00的缓冲溶液。 • 　　应该指出，用缓冲方程式计算得到pH • 值与实验测得的pH值是稍有差异的，可用 • pH计进行校正。 • 配制缓冲溶液也可按照现成的配方进 • 行配制，在医学上广泛使用的缓冲溶液的 • 配方列于表2-3和表2-4，以便参考使用。

第六节 缓冲容量与缓冲溶液 的配制