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缓冲溶液pH值计算公式裴教师教你学化学 许多化学反响包括生物化学反响需要在一定的pH值范围内进展，然而某些反响有H+或OH-的生成或消耗，溶液的pH值会随反响的进展而发生变化，从而影响反响的正常进展。在这种情况下，就要借助缓冲溶液来稳定溶液的pH值，以维持反响的正常进展。在无机化学的教学中，为了使学生根据反响所要控制的pH值范围，能正确选择与配制缓冲溶液，就需要要求学生对缓冲溶液pH值的计算公式熟练掌握并能灵活应用。 缓冲溶液pH值的计算公式，根据缓冲溶液的组成大致可分为两大类型。1 由弱酸及弱酸盐组成的缓冲溶液 设弱酸的浓度为C酸mol·L-1，弱酸盐的浓度为C盐mol·L-1，在溶液中存在以下平衡： HA H+ + A- 1 (P78) 平衡时： C酸-x xC盐+x Ka°= xC盐+x/C酸-x x = H+ = Ka°C酸-x/C盐+x 由于Ka°值较小，且因存在同离子效应，此时x很小，因而C酸-xC酸，C盐+xC盐，所以 H+ = Ka°C酸 / C盐 将该式两边取负对数： -logH+ =-logKa°-logC酸 / C盐，所以 pH = pKa°-logC酸 / C盐1 这就是计算一元弱酸及弱酸盐组成的缓冲溶液pH值的通式。2 由弱碱及弱碱盐组成的缓冲溶液 设弱碱的浓度为C碱mol·L-1，弱碱盐的浓度为C碱mol·L-1，在溶液中存在以下平衡： B + H2O BH+ + OH- 2 ( P140) 平衡时： C碱-x C盐+xx Kb°= xC盐+x/ C碱-x x = OH- = Kb°C碱-x/ C盐+x 由于Kb°较小，且因存在同离子效应此时x很小，因此C碱-xC碱，C盐+xC盐，所以，OH- = Kb°C碱 / C盐 将该式两边取负对数： -logOH- =-logKb°-logC碱 / C盐 pOH = p Kb°-logC碱 / C盐 又因pH = 14 - pOH，所以 pH = 14 -pKb°+ logC碱 / C盐2 这就是计算一元弱碱及弱碱盐组成的缓冲溶液pH值的通式。 以上两种类型的缓冲溶液由于组成不同，其计算pH值的公式也不一样。这就给教师的教学与学生的学习带来一定困难。如果我们将这两种不同类型的缓冲溶液用酸碱质子理论进展处理，就可将这两种计算pH值的公式统一起来。讨论如下： 对于弱酸及弱酸盐组成的缓冲溶液，如HAc-NaAc缓冲溶液，根据酸碱质子理论Ac-可以承受质子是碱，而HAc可以给出质子是酸，它们是一共轭酸碱对。设Ac-的浓度为C碱mol·L-1，HAc的浓度为C酸mol·L-1，在溶液中存在以下解离平衡。 HAc H+ + Ac- 平衡时：C酸-x x C碱+x Ka°= xC碱+x/ C酸-x x = Ka°C酸-x/ C碱+x 因Ka°值较小，且因存在同离子效应，此时x很小，因而C酸-xC酸，C碱+xC碱，所以 x = H+ = Ka°C酸 / C碱 将该式两边取负对数，得 -logH+ =-logKa°-logC酸 / C碱 pH = p Ka°-logC酸 / C碱3 对于弱碱及弱碱盐组成的缓冲溶液，如NH3-NH4+缓冲溶液。根据酸碱质子理论，NH3可以承受质子是碱，而NH4+可以给出质子是酸，它们是一共轭酸碱对。设NH3的浓度为C碱mol·L-1，NH4+的浓度为C酸mol·L-1，在溶液中存在以下平衡。 NH4+ H+ + NH3 平衡时：C酸-x x C碱+x Ka°= xC碱+x/ C酸-x x = Ka°C酸-x/ C碱+x 因Ka°值较小，且因存在同离子效应，x很小，C酸-xC酸，C碱+xC碱，所以 x = H+ = Ka°C酸 / C碱 将该式两边取负对数，得： -logH+ =-logKa°-logC酸 / C碱 pH = p Ka°-logC酸 / C碱4 NH4+的Ka°一般化学手册上没有直接列出，但我们可根据共轭酸碱对的Ka°与Kb°的关系，Ka°= Kw°/ Kb°，即可以根据NH3的Kb°就可求出共轭酸NH4+的Ka°。 通过上面的讨论可以看出3与4式完全一样，这样我们就将两种不同类型的缓冲溶液pH值的计算公式统一起来了。这对我们的教学十分便利，它不但简化了公式的推导过程，也减少了公式的个数。这样既便于教师的教学，也便于学生的理解与记忆。参考文献1 高职高专化学教材编写组.无机化学第二版M.北京：高等教育出版社，2000.2 大连理工大学.无机化学第三版M. 北京：高等教育出版社，1990.第 5 页