定量化学分析中的缓冲容量问题

1.缓冲容量

一切缓冲溶液,只能在加入少量的强酸或强碱,或适当稀释时,才能保持溶液的pH 值基本不变。而当加入的强酸浓度接近缓冲体系的共轭碱的浓度,或加入的强碱浓度接近其共轭酸的浓度时,缓冲溶液的缓冲能力即消失。由此可见,缓冲溶液的缓冲能力是有一定限度的。早在1922年范斯莱克（Van Slyke）提出以缓冲容量作为衡量缓冲溶液缓冲能力大小的尺度。其定义为：向缓冲溶液中加入强碱或强酸使其浓度为d cb或d ca,d cb或d ca除以pH 的变化dpH 称为该缓冲溶液的缓冲容量,其数学表示式为：

β的单位为mol/L。

由于β为正值,加入强酸使溶液的pH 降低,故在d ca前加一负号。很显然,β值愈大,缓冲能力愈大。

2.影响缓冲容量的因素及有关计算

缓冲溶液的β值取决于溶液的性质、浓度和pH 值。根据式（4-50）,结合各种溶液的具体条件,可以推导出β值的相应计算公式。

现以cHB（mol/L）HB-cB- （mol/L）NaB 体系为例来讨论。设缓冲组分总浓度为c（mol/L）,则c=cHB+cB-,当加入cb（mol/L）NaOH,CBE为：

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由式（4-54）可以清楚地看出,缓冲容量β与缓冲组分比及总浓度的关系,并且可以很方便地计算出〔B-〕/〔HB〕比值不同时相应的β值。

称为缓冲范围。

例如,HAc-Na Ac缓冲溶液,p Ka=4.76,其缓冲范围是pH=3.76～5.76。又如,NH3-NH4Cl缓冲溶液,p Kb=4.75（p Ka=9.25）,其缓冲范围是pH=8.25～10.25。

图4-5是0.1 mol/L HAc在不同pH 时的缓冲容量。可见,当pH=p Ka=4.76时,即当〔HAc〕∶〔Ac-〕=1时,缓冲容量最大（β=0.057 5）。

图4-5 0.10 mol/L HAc溶液在不同pH 值的缓冲容量