1、缓冲溶液 pH 值计算公式裴老师教你学化学许多化学反应（包括生物化学反应）需要在一定的 pH 值范围内进行，然而某些反应有 H+或 OH-的生成或消耗，溶液的 pH 值会随反应的进行而发生变化，从而影响反应的正常进行。在这种情况下，就要借助缓冲溶液来稳定溶液的 pH 值，以维持反应的正常进行。在无机化学的教学中，为了使学生根据反应所要控制的 pH 值范围，能正确选择和配制缓冲溶液，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（molL-1 ） ，弱酸盐
2、的浓度为 C 盐（molL-1） ，在溶液中存在下列平衡：HA H+ + A- 1 (P78)平衡时： C 酸-x xC 盐+xKa= x（C 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+ = KaC 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
3、L-1 ） ，弱碱盐的浓度为 C 碱（molL-1） ，在溶液中存在下列平衡：B + H2O BH+ + OH- 2 ( P140)平衡时： C 碱-x C 盐+xxKb= x（C 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- = KbC 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
4、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 值的公式也不相同。这就给教师的教学和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行处理，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-可以接受质子是碱，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（molL-1） ，HAc 的浓度为 C 酸（molL-1 ） ，在溶液中存在下列解离平衡。HAc H+ + Ac-平衡
5、时：C 酸-x x C 碱+xKa= x（C 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+ = KaC 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可以接受质子是碱，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（molL-1） ，NH4+的浓度为 C
6、 酸（molL-1） ，在溶液中存在下列平衡。NH4+ H+ + NH3平衡时：C 酸-x x C 碱+xKa= x（C 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+ = KaC 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）式完全相同，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，也便于学生的理解和记忆。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.
