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1、常用酸碱溶液的质子条件式物质零水准质子条件式(PCE)HAHA, H2OH+ = A-+OH-A-A-, H2OH+HA = OH-*HA- (两性物)HA-, H2OH2A+H+ = A2-+OH-H2AH2A, H2OH+ = HA-+2A2-+OH-H2OH2OH+ = OH-11.一元弱酸(HA)的H+的计算质子条件式: H+ = A- + OH- 若将 代入精确表达式展开得一元三次方程 H+3 + KaH+2- (Kaca+Kw)H+ - KaKw= 0代入平衡关系式精确表达式：2若: Ka c 20Kw(10-12.7), 忽略Kw(即忽略水的酸 性)HA= ca-A-= ca-
2、(H+-OH-) ca-H+得近似式:展开: H+2+KaH+- ca Ka= 0 若 20KwKa/c = 10-1.26/0.20 = 10-0.56 2.510-3故应用近似式: 解一元二次方程: H+ = 10-1.09 ,则pH = 1.09如不考虑酸的离解(用最简式:pH = 0.98), 则 Er = 29%42. 一元弱碱(A-)溶液的OH- 计算质子条件: H+ + HA = OH-引入平衡关系: OH- =精确表达式: 若: Kb cb 20Kw(10-12.7),忽略Kw(水的碱性)近似式: 若 Ka2, HA-c(HA) (若 pKa 3.2, 则 5 % )又: Ka
3、2 c(HA-) 20Kw, 得近似式:精确表达式:8近似式:如果 c(HA-)/Ka120, 则“1”可略, 得最简式:(若c/Ka120, Ka2c20Kw,即使Ka1与Ka2相近 ,也可使用最简式计算) 9例3 计算0.050molL-1 NaHCO3溶液的pH.解: pKa1 = 6.38, pKa2 = 10.25 pKa = 3.87 3.2, HA- c(HA-)Ka2 c = 10-10.25 0.050 = 10-11.55 20Kwc/Ka1 = 0.050/10-6.38 = 105.08 20故可用最简式:H+ = = 10-8.32 molL-1 pH = 8.32
4、10例4 计算0.033molL-1 Na2HPO4溶液的pH.pKa1 pKa3: 2.16, 7.21, 12.32解: Ka3 c = 10-12.32 0.033 = 10-13.80 Kwc/Ka2 = 0.033/10-7.21 = 105.73 20故: (若用最简式, pH = 9.77, Er = 22%)pH = 9.6611氨基乙酸 (甘氨酸)NH2CH2COOH NH3+CH2COOH NH3+CH2COO- NH2CH2COO- pKa1=2.35 pKa2=9.78H2A+ H+A- A-氨基乙酸 氨基乙酸 氨基乙酸阳离子 双极离子 阴离子 等电点时: H2A+ =
5、 A-H+-H+H+H+甘氨酸溶液的pH与其等电点时的pH(即pI)是否相等? 12蛋白质基本结构单位氨基酸氨基酸结结构式pKa等点电电pH甘氨酸 GlycineH H-C-COO-+NH32.34 9.605.97丝丝氨酸 SerineH HO-CH2-C-COO-+NH32.21 9.155.68丙氨酸 AlanineHCH3-C-COO-+NH32.34 9.696.0213氨基酸氨基酸结结构式pKa等点电电pH缬缬氨酸 ValineCH3HCH3-CH-C-COO- +NH32.32 9.625.97谷氨酸 Glutamic AcidH HOOC-CH2-CH2-C-COO-+NH32
6、.19 4.25 9.673.22赖赖氨酸 LysineH H3N+-C4H8-C-COO-+NH32.18 8.95 10.539.7414蛋白质的等电点(pI)鱼鱼精蛋 白12.0 12.4胰岛岛素5.30 5.35细细胞色 素C9.7血清甲种 球蛋白5.1肌红红蛋 白7.0血清蛋白4.80 4.85血清丙种 球蛋白6.3 7.3胃蛋白酶2.71 3.00血清乙种 球蛋白5.6丝丝蛋白2.0 2.4154. 弱碱(A-)+弱酸(HB) 溶液的pH(Ka(HA) Ka(HB) 质子条件: H+ + HA = B- + OH- 精确表达式:近似式:最简式:若c(HB)=c(A-), (与两性物
7、相同) 16例5 计算0.10molL-1 Ac- + 0.20molL-1H3BO3 溶液的pH .解：Ka(HAc)=10-4.76, Ka(H3BO3)=10-9.24 pH=6.85175. 多元弱酸(碱)溶液的pH计算以二元酸(H2A)为例 质子条件: H+ = HA- + 2A2- + OH-精确式：若 /H+ 0.05, 则该项可略. 近似式 ：以下与一元酸的计算方法相同.大部分多元酸均可 按一元酸处理,忽略第二步及以后各步的离解.186. 强酸(HCl)、 强碱(NaOH)溶液的pH计算强酸(HCl) 质子条件: H+ = c(HCl) + OH- 一般情况: H+ = c(H
8、Cl)强碱(NaOH) 质子条件: H+ + c(NaOH) = OH- 一般情况: OH- = c(NaOH)c(NaOH)10-6molL-1 则可以忽略水的碱性.197. 强碱(NaOH) +弱碱(A-) 的pH计算质子条件: H+ + HA + c(NaOH) = OH-近似式: 忽略弱碱的离解: 最简式： OH- c(NaOH)20例 6 计算20.00 ml 0.1000molL-1 HA (pKa=7.00) +20.04 ml 0.1000molL-1 NaOH的pH.解方程得解 ：先按简化式 ，弱碱A解离的 OH不能忽略，218. 强酸(HCl) +弱酸(HA)的pH计算:
9、质子条件: H+ = c(HCl) + A- + OH- 近似式: 忽略弱酸的离解: 最简式：H+ c(HCl)H2SO4为何体系？22计算方法：(1) 先按最简式计算OH-或H+.(2) 再计算HA或A-,看其是否可以忽略.如果不能忽略,再按近似式计算.239. 两弱酸(HA+HB)溶液H+= 两弱碱溶液类似处理.24以HA、（或A-、）H2O为零水准质子条件为 H+ =OH-+A- - Cb可得 A- = Cb + H+ - OH-又 C =HA+A- = Ca + Cb可得 HA = Ca H+ + OH-10. 共轭酸碱体系(CaHA+CbA-)(缓冲溶液）的 pH计算25代入平衡关系
10、 ,得精确式： 26酸性,略去OH- (近似式)碱性,略去H+: (近似式)若：ca OH- - H+ ，cb H+ - OH- 则得最简式：pH = pKa + lg Cb/Ca27例7 计算以下溶液的pH (a) 0.040 molL-1 HAc 0.060 molL-1 NaAc 解(a) 先按最简式: caH+, cbH+ 结果合理 , pH = 4.9428(b) 0.080molL-1二氯乙酸0.12molL-1二氯乙酸钠解(b)先用最简式 应用近似式:解一元二次方程：H+=10-1.65 molL-1 , pH=1.65 29例8 在20.00mL 0.1000molL-1 HA
11、(Ka=10-7.00) 溶液中, 加入0.1000molL-1 NaOH溶液19.96mL, 计算pH. 解: ca = 10-4.00 molL-1 cb = 10-1.30molL-1先按最简式, OH- = 10-4.30 molL-1 应用近似式: 解一元二次方程: OH- = 10-4.44 molL-1pH = 9.5630常用缓冲物质弱酸pKa 弱酸pKa氨基乙酸2.5 9.7*硼砂9.24 氯氯乙酸2.7*磷酸2.0 6.9 11.7甲酸3.65弱碱pKb丁二酸(琥珀酸)4.00 5.28*六次甲基四胺8.74*乙酸4.65三乙醇胺7.9柠柠檬酸3.0 4.4 6.1*三羟羟甲基甲胺5.79碳酸 6.3 10.1*NH34.63表中打* 者最为常用.31常用标准缓冲溶液(用于pH计校准)标准缓冲溶液的pH是实验测定的,计算时应做活度校 正.缓 冲 溶 液pH (25oC) 饱和酒石酸氢钾 ( 0.034 molkg-1 )3.557邻苯二甲酸氢钾 ( 0.050 molkg-1 )4.0080.025 molkg-1 KH2PO4 + 0.025 molkg-1 Na2HPO4 6.865硼砂 ( 0.010 molkg-1 )9.180饱和氢氧化钙12.45432
