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pH緩沖溶液的組成及作用

點擊次數:946  更新時間2020-10-24  【關閉

      pH緩沖溶液是分析測試中應用較為廣泛的試劑溶液。其作用是用來穩定溶液的pH值,以滿足測試中對恒定pH的要求。雖然pH緩沖溶液的組成并不復雜,但關于pH緩沖溶液的計算卻是酸堿滴定分析中計算較為復雜的內容。下面介紹一下pH緩沖溶液的組成和各種類型的化學計算方法。
     
      1.pH緩沖溶液的組成和作用
     
      1.1pH緩沖溶液的類型與作用
     
      pH緩沖溶液包括兩大類:標準緩沖溶液和普通緩沖溶液。
     
      標準緩沖溶液主要用在酸度計測量溶液pH值時的儀器校正和定位,要求數值準確、準確。因此對試劑純度、濃度準確性、溫度等都有嚴格要求,這類緩沖溶液有專門的化學試劑商品,可以購買配制,也可以用優級純試劑按資料的配比配制。
     
      普通緩沖溶液主要用于化學分析和儀器分析中要控制一定pH值的測定過程中。幾乎所有的EDTA絡合滴定都必須在一定的pH范圍內進行,因此,需要加入pH緩沖溶液,例如,測定鉛、鋅用到HAc緩沖溶液,測定鈣、鎂、鋅用到氨緩沖溶液。又如,氧化還原滴定中,碘量法測銅要用到NH4HF2,碘量法測砷、銻要加NaHCO3。
     
      普通緩沖溶液的配制并不需要像標準緩沖溶液配制那樣嚴格和苛刻,因為對緩沖溶液的pH值要求并不需要非常準確,因此,可以用分析純試劑來配制,也可以用已有的酸、堿、鹽溶液來“搭配”(后述)。
     
      1.2普通pH緩沖溶液的類型
     
      普通pH緩沖溶液按組成不同可分三大類:弱酸-弱堿型緩沖溶液(即共軛酸堿緩沖溶液)、酸式鹽緩沖溶液、強酸或強堿溶液。在一些特殊情況下也使用混合體系的緩沖溶液(兩種pKa相近的共軛酸堿緩沖溶液混合而成)。大家比較熟悉的是共軛酸堿緩沖溶液,例如,HAc-NaAc、HF-NH4F、NH3-NH4Cl。其實,酸式鹽也可作為緩沖溶液,因為酸式鹽的pH值大多是恒定的,隨其濃度增減的變化不大,例如,NaHCO3溶液在1.0M至0.01M之間,其pH值幾乎都在8左右(理論值為8.3),同樣可以抵抗溶液中產生的少量強酸、強堿(或外加),保持溶液的pH值恒定或變化微小。強酸、強堿溶液也能緩沖滴定過程中產生的少量強酸或強堿,保持溶液的pH值變化很小,故強酸強堿也可作為廣義的pH緩沖溶液(以前的分析化學教材就是這樣分的),例如,EDTA絡合滴定鉍,需另外加入一定量的0.1mol/L硝酸溶液,就是為了增強溶液對滴定中產生的H+的緩沖作用。
     
      弱酸-弱堿型緩沖溶液的構成與配制。這類緩沖溶液的組成為:弱酸+弱酸鹽(即共軛堿)、弱堿+弱堿鹽(即共軛酸)。常見的實例有:HAc-NaAc、HAc-NH4Ac(微酸性)、NH4Cl-NH3.這類緩沖溶液的實驗室配制方法一般是根據溶液組成和濃度要求,直接稱取或量取弱酸、弱酸鹽溶液或弱堿、弱堿鹽溶液來配制。其實,這類緩沖溶液還可以用強酸與弱堿、強堿與酸來配制,歸納起來,應該有三種配制方法:
     
      (1)弱酸+弱酸鹽,弱堿+弱堿鹽
     
      例如,HAc-NaAc、NH4Cl-NH3
     
      (2)弱酸(過量)+強堿(適量),弱堿(過量)+強酸(適量)
     
      例如,HAc(過量)-NaOH(適量)、NH3(過量)-HCl(適量)。
     
      這類緩沖溶液需要的共軛堿(NaAc)或共軛酸(NH4Cl)是通過反應后產生的。
     
      (3)弱酸鹽(過量)+強酸(不足量)或弱堿鹽(過量)+強堿(不足量)
     
      例如,NaAc(過量)+HCl(適量),NH4Cl(過量)+NaOH(適量)
     
      緩沖溶液需要的弱酸(HAc)或弱堿(NH3)則通過反應后產生。
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