缓冲溶液
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与所有的化学平衡一样,当溶液的浓度、温度等条件改变时,弱酸、弱碱的解离平衡会发生移动。就浓度的改变来说,除用稀释的方法外,还可在弱酸、弱碱溶液中加入具有相同离子的强电解质以改变某一离子的浓度,从而引起弱酸或弱碱解离平衡的移动。例如,往 HAc 溶液中加入 NaAc ,由于 Ac - 离子浓度增大,使平衡向生成 HAc 的一方移动,结果就降低了 HAc 的解离度。又如,往 NH 3 水溶液中加入 NH 4 Cl ,由于
弱酸溶液中加入该酸的共轭碱,或在弱碱的溶液中加入该碱的共轭酸时,可使这些弱酸或弱碱的解离度降低。这种现象叫做同离子效应。
这种由弱酸(或弱碱)及其共轭碱(或共轭酸)所组成的溶液具有一种很重要的性质,其 pH 值能在一定范围内不因稀释或外加的少量酸或碱而发生显著变化,即对外加的酸和碱具有缓冲的能力,故称为缓冲溶液。例如,在 HAc 和 NaAc 的混合溶液中, HAc 是弱酸,解离度较小; NaAc 是强电解质,完全解离,因而溶液中 HAc 和 Ac - 的浓度都较高。由于 Ac - 同离子效应,抑制了 HAc 的解离而使 H 离子浓度比未加 NaAc 时要小得多。
HAc ( aq ) H +( aq )+ Ac - ( aq )
当往该溶液中加入少量强酸时,强酸提供的 H 离子会与溶液中大量存在的 Ac - 离子结合形成 HAc 分子,则平衡向左移动,使溶液中 Ac - 离子浓度略有减少, HAc 浓度略有增加,但溶液中 H 离子浓度不会有显著变化。如果加入少量强碱,强碱会与 H 离子结合,则 HAc 解离平衡向右移动,使 HAc 浓度略有减少, Ac - 浓度略有增加, H 离子浓度仍不会有显著变化。
可用通式来表示这种共轭酸碱之间存在的平衡:
共轭酸 H 共轭碱
外加少量强酸,平衡向左移动,共轭碱与 H 结合生成共轭酸;外加少量强碱,平衡向右移动,共轭酸转变成共轭碱和 H 。其中的共轭酸(如
根据共轭酸碱之间的平衡,可得:
c ( H ) =K a · c (共轭酸)/ c (共轭碱)