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1、第一节 缓冲溶液及缓冲机制一、 缓冲溶液的组成在 100 mL 液中分别加入 1 酸）溶液或 1 碱）溶液后，液的 生了显著变化，加酸后 加碱后 在 100 度均为 1 合溶液中，加入同样数量的强酸和强碱， 变却很小，加酸后 加碱后 用水稍加稀释时， 合溶液的 变的幅度也很小。这说明 种由弱酸及其共轭碱组成的混合溶液有抵抗外来少量强酸、强碱或稍加稀释而保持 本不变的能力，我们把这种溶液称为缓冲溶液(缓冲溶液对强酸、强碱或稀释的抵抗作用称为缓冲作用(。常用的缓冲溶液是由足够浓度的共轭酸碱对的两种物质组成的。例如：H 3。组成缓冲溶液的共轭酸碱对被称为缓冲系(缓冲对(一些常见的缓冲系列在表 3。表
2、 3 常见的缓冲系缓冲系 质子转移平衡 5C)2 + + +* +322邻苯二甲酸三(羟甲基) 甲胺盐酸盐- 三(羟甲基)甲胺*甲胺盐冲机制现以浓度均为 冲系为例来说明缓冲溶液的缓冲机制。强电解质，在溶液中几乎完全以 弱电解质，在溶液中只部分解离，并且因来自 乎完全以分子状态存在于溶液中。所以在 冲溶液存在有大量的 二者是共轭酸碱对。它们之间的质子传递平衡关系可用下式表示 + + 如图 3示，当在该溶液中加入少量强酸时，共轭碱 合，度略有增加，溶液中的 浓度没有明显升高。可见，缓冲系中的共轭碱直接发挥抵抗外来强酸的作用，故称为缓冲溶液的抗酸成分。 当溶液中加入少量强碱时，H 3O+与 液中的
3、度减少，质子传递平衡右移，一步解离，产生 结果只是 度略有减少，浓度略有增加，溶液中的 浓度没有明显减少。缓冲系中的共轭酸间接发挥了抵抗外来强碱的作用，故称为缓冲溶液的抗碱成分。当溶液稀释时，共轭酸、碱的浓度同等稀释，但二者浓度之比没有变化，所以缓冲溶液的 本保持不变。第二节 缓冲溶液的 冲溶液 计算公式以 表弱酸，表其弱酸盐，两者组成缓冲溶液。溶液中 立质子传递平衡 + 3O+K a -图 3冲溶液的缓冲作用原理示意图等式两边各取负对数，则得pHpK a+pK a+ -(3式就是计算缓冲溶液 亨德森方程式。式中 弱酸的酸常数的负对数，B -均为平衡浓度。B -与比值称为缓冲比，B -与和称为
4、缓冲溶液的总浓度。亨德森pK a+ pK a+ B(里 c(示 总浓度（包括解离的、未解离的 浓度） ，c(表示 总浓度。设 解离部分的浓度为 c(则 B c (- c(c (+ c(来自 解离的 少，c (以忽略，故分别用总浓度 c ( c (表示，所以式(3可表示为(3。 因 (,)(，n( n(在同一缓冲溶液中所含共轭酸、碱的物质的量，所以 V 是同一体积，式(3可改写为pHpK a+ n/)pK a+ HB(n(3式是式亨德森式在使用不同浓度、不同体积的共轭酸、碱来配制缓冲溶液时，方便快捷。 如使用相同浓度的弱酸及其共轭碱来配制缓冲溶液，即 c(c(分别量取 体积 V( 体积 V(混合
5、，则式(3可改写为pHpK a+ HB(cpK a+ B(3上面各式可知：(1) 缓冲溶液的 先取决于缓冲系中弱酸的酸常数 ，而 又与温度有关，所以温度对缓冲溶液 是有影响的，但本书对温度的影响不作深入讨论。(2) 同一缓冲系的缓冲溶液，pK a 一定，其 着缓冲比的改变而改变。当缓冲比等于 l 时，缓冲溶液的 于 3) 缓冲溶液加水稀释时， n( n(比值不变，则由式(3计算的不变。所以缓冲溶液具有抗稀释的能力。但大量稀释时，会引起溶液离子强度的改变，使 冲溶液的 会随之有极小的变化。【例 3冲溶液的 算(1) 计算 0. 200 0. 080 0 体积混合而制成的 缓冲溶液的 pH。pK
6、a(（认为两溶液混合后体积为 ）（2）若在上述缓冲溶液中加入 ，此缓冲溶液的 多少？（3）若在上述缓冲溶液中加入 固体 ，此缓冲溶液的 多少？【分析 1】 此混合溶液的缓冲系为 例题是非常典型的缓冲溶液 溶液等体积混合，浓度减半。所以 c(= c(+) = 0. 040 0 将相关数据代入亨德森- 哈塞尔巴赫方程式（3。【解(1)】 pHpK a( + 3c = 析 2】加入 加的 H+ + 加入的 量等于 加的量，也等于 少的量。所以c(=( 0. 100 - ) -1，c( = (0. 040 0 + ) 入方程。【解(2)】 pHpK a( + 3c = 析 3】加入固体 量等于 加的量
7、，也等于 少的量。所以c(=( 0. 100 + ) -1，c( = (0. 040 0 - ) 入方程。【解(3)】 pHpK a( + 3c = 纳】1、利用亨德森，一定注意 共轭酸碱对中的共轭酸的酸常数，并且有 - 、在缓冲溶液中加入 量等于共轭酸增加的量，也等于共轭碱减少的量。加入固体 量等于共轭碱增加的量，也等于共轭酸减少的量。二、缓冲溶液 校正用亨德森是近似值，与实际测定值不一样。若要准确的计算，就应该在式(3引入活度因子，即以 式(3改写为pHp Ka+pK a+(pK a+( (3式是校正的缓冲溶液 算公式。式中 ( (别为溶液中 为校正因数。由于活度因子与弱酸的电荷数和溶液的
8、离子强度(I )有关，所以校正因数也与弱酸的电荷数和溶液的离子强度有关。离子强度可根据缓冲溶液中各离子的浓度进行计算。但是实际应用中通常并不是通过(3计算来确定溶液的 ，因为在体液或体外培养液中成分相当复杂，影响因素也多，很难从现有数据（化学手册等工具书中查找出有关数据）计算出准确结果。一般情况下是使用测定溶液 专门仪器例如 ，将电极插入溶液中，先用已知 标准缓冲溶液对仪器进行校准之后再测定所配制溶液的后通过滴加少量强酸（或强碱）调节该溶液的 其符合科研要求的 三节 缓冲容量和缓冲范围一、缓冲容量不同的缓冲溶液，其抗酸抗碱的能力不同。1922 年范斯莱克(V. 出用缓冲容量( 作为衡量缓冲能力大小的尺度。缓冲容量 定义为：单位体积缓冲溶液的 变 1（即 ）时，所需加入一元强酸或一元强碱的物质的量。定义为 (3中 V 是缓冲溶液的体积 ；dn a(b)是缓冲溶液中加入微小量的一元强酸 (一元强碱(d 物质的量；|为缓冲溶液 微小改变量。由式(3知，pH)b(正值。在同样的 b)和 V 的条件下，变值|小，则 值愈大，缓冲溶液的缓冲能力愈强；或在同样的 V 及|况下，所加入的 b)越多，缓冲溶液的缓冲能力愈强。从式(3导出缓冲容量与缓冲溶液的总浓度c 总 B
