纯水在
25
℃
时
pH
值为
7.0
,但只要与空气接触一段时间,因为吸收二氧化碳而使
pH
值降到
5.5
左右。
1
滴浓盐酸(约
12.4mol·L-1
)加入
1
升纯水中,可使
[H+]
增加
5000
倍左右(由
1.0×10-7
增至
5×10-4mol·L-1
),若将
1
滴氢氧化钠溶液(
12.4mol·L-1
)加到
1
升纯水中,
pH
变化也有
3
个单位。可见纯水的
pH
值因加入少量的强酸或强碱而发生很大变化。然而,
1
滴浓盐酸加入到
1
升
HOAc-NaOAc
混合溶液或
NaH2PO4-Na2HPO4
混合溶液中,
[H+]
的增加不到百分之一(从
1.00×10-7
增至
1.01×10-7mol·L-1
)
,
pH
值没有明显变化
。
这种能对抗外来少量强酸
\
强碱或稍加稀释不引起溶液
pH
值发生明显变化的作用叫做缓冲作用
;
具有缓冲作用的溶液
,
叫做缓冲溶液。
2.缓冲溶液的组成
缓冲溶液由足够浓度的共轭酸碱对组成。其中,能对抗外来强碱的称为共轭酸,能对抗外来强酸的称为共轭碱,这一对共轭酸碱通常称为缓冲对、缓冲剂或缓冲系,常见的缓冲对主要有三种类型。
(1)
弱酸及其对应的盐
例如,
HOAc-NaOAc
(实际上是
OAc-
);
H2CO3-NaHCO3
;
H2C8H4O4-KHC8H4O4
(邻苯二甲酸
-
邻苯二甲酸氢钾);
H3BO3-Na2B4O7
(四硼酸钠水解后产生
H2BO-3
)。
(2)
多元弱酸的酸式盐及其对应的次级盐,例如,
NaHCO3-Na2CO3
;
NaH2PO4-Na2HPO4
;
NaH2C5HO7
(柠檬酸二氢钠)
-Na2HC6H5O7
;
KHC8H4O4-K2C8H4O4
。
(3)
弱碱及其对应的盐
例如
NH3-NH+4CL-
;
RNH2-RNH+3A-
(伯胺及其盐);
Tris-TrisH+A-
(三羟甲基烷及其盐)。
3.
缓冲容量与缓冲范围
缓冲容量
缓冲能力的强弱,可用缓冲容量
β
表示。缓冲容量也叫缓冲值或缓冲指数。
对任何一种缓冲溶液的每一个
pH
值,都有其相应的缓冲量。缓冲容量实际上是一个微分比,可定义为:使
1
升缓冲溶液的
pH
值增高很小一个数值
dpH
时,需加入的强碱物质的量为
db
,则
db
与
dpH
之比值叫缓冲容量,用数学式表示为
β
=db/dpH
缓冲
mol
·
L-1
·
pH-1
。如总浓度(即共轭酸与共轭碱浓度之和)为
0.100mol
·
L-1pH4.45
的
HOAc-NaOAc
缓冲溶液
(
即醋酸缓冲溶液
)
的缓冲容量为
0.051(mol
·
L-1
·
pH-1)
。