1.水的電離平衡常數KθW:
KθW = c(H+) × c(OH-) 25℃時,KθW=10-14
2.一元弱酸的電離平衡常數Kθa(HA):
HA(aq) ⇋ H+(aq) + A-(aq) (如A為乙酸)
Kθa(HA) = c(H+) × c(A-) / c(HA)
T一定時,Kθa可查表得。 (濃度為電離平衡時濃度)
3.一元弱鹼的電離平衡常數Kθb:
B(aq) + H2O (l) ⇋ BH+(aq) + OH-(aq) (如B為氨氣)
Kθb(B) = c(OH-)× c(BH+) / c(B)
T一定時,Kθb可查表得。 (濃度為電離平衡時濃度)
4.共軛酸鹼組合:
一般為(A- - HA);(B - BH+)組合:
如 (Ac- - HAc)、 (NH3 - NH4+)
5.緩衝體系由共軛酸鹼組成:
(B - BH+):NH3 + H2O ⇋ NH4+ + OH-
Kθb(NH3) · Kθa(NH4+) = KθW =10-14 (T=25℃)
6.緩衝體系溶液的pH值計算:
Hendersen-Hasselbalth方程:
pH = pKθa(HAc) + lg[c(Ac-) / c(HAc)]
或pH = 14 - pKθb(Ac-) + lg[c(Ac-) / c(HAc)]
(c(Ac-)為加入的共軛鹼濃度;c(HAc)為加入的HAc濃度)
8.緩衝溶液的原理
HA(aq) ⇋H+(aq) + A-(aq)
當加入少量強酸時,平衡左移;當加入少量強鹼時,平衡右移。酸鹼加入量在一點範圍內時,緩衝液pH變化不大。
8.緩衝溶液的緩衝容量
概念:
1L緩衝溶液的pH改變1個單位時,所需加入的強酸、強鹼的物質的量,單位為mol/(L·pH)。
影響因素:
①共軛酸鹼對中兩種組分的濃度
0.40 mol/L HAc-0.40 mol/L NaAc緩衝溶液
緩衝液pH = 4.74 + lg(0.4/0.4) = 4.74
若在1L的緩衝液中加入1mL的1M HCl,則緩衝液中H+濃度增加了0.001M。
此時緩衝液pH = 4.74 + lg(0.399/0.401) = 4.74
0.040 mol/L HAc-0.040 mol/L NaAc緩衝溶液
緩衝液pH = 4.74 + lg(0.04/0.04) = 4.74
若在1L的緩衝液中加入1mL的1M HCl,則緩衝液中H+濃度增加了0.001M。
此時緩衝液pH = 4.74 + lg(0.039/0.041) = 4.72
故兩種組分的濃度越高,緩衝容量越大。
②共軛酸鹼對中兩種組分的濃度比值
0.75 mol/L HAc-0.05 mol/L NaAc緩衝溶液
緩衝液pH = 4.74 + lg(0.05/0.75) = 3.56
若在1L的緩衝液中加入1mL的1M HCl,則緩衝液中H+濃度增加了0.001M。
此時緩衝液pH = 4.74 + lg(0.049/0.751) =3.55
pH值變化了0.01個單位,而0.40 mol/L HAc-0.40 mol/L NaAc緩衝溶液未變化。
故在緩衝組分的總濃度c(Ac- + HAc)不變時,c(Ac-) / c(HAc)越接近1,其緩衝容量越大,加入少量酸鹼後pH值越難發生大的變化。
9.緩衝體系溶液有效緩衝範圍
對於任何組分比例的緩衝液(如c(Ac-) / c(HAc)為1、10、20等),其有效範圍一般在pKθa±1,當溶液pH超出此範圍時,加入酸鹼可能引起pH值較大變化,緩衝液失效。