43溶液酸度的控制和测试

1、3.5.2 酸度的测试与酸碱指示剂酸度的测试与酸碱指示剂 酸碱指示剂的作用原理：酸碱指示剂的作用原理： 酸碱指示剂（酸碱指示剂（indicatorindicator）一般是弱的有机酸）一般是弱的有机酸或有机碱，它的酸式与其共轭碱式相比应具有或有机碱，它的酸式与其共轭碱式相比应具有明显不同的色调。当溶液的明显不同的色调。当溶液的phph改变时，指示剂失改变时，指示剂失去质子由酸式转化为碱式，或得到质子由碱式转去质子由酸式转化为碱式，或得到质子由碱式转化为酸式，由于结构上的改变，引起了颜色的变化。化为酸式，由于结构上的改变，引起了颜色的变化。1. 1. 酸碱指示剂的原理及变色范围酸碱指示剂的原理及

2、变色范围oh-h+pka = 3.4(ch3)2nnnhso3-+(ch3)2nnnso3-甲基橙甲基橙酚酞酚酞cohohcoo-hooh-h+pka = 9.1ccoo-oo-hininhakhhininak作用原理作用原理indicator作用于人眼的颜色由作用于人眼的颜色由 确定，而确定，而 又由又由 确定，确定，因此可由颜色的变化判断因此可由颜色的变化判断h+的变化，确定滴定的终点。的变化，确定滴定的终点。hininhininhakapk inhhin碱色碱色酸色酸色指示剂颜色pka变色范围酸色过度碱色甲基橙红橙黄3.43.14.4甲基红红橙黄5.24.46.2酚酞无色粉红红9.18.

3、09.6指指 示示 剂剂 变变 色色 范范 围围理论变色点：理论变色点：pka理论变色范围理论变色范围pka 110hinin1 . 0甲基橙指示剂的变色范围示意图hinin0.00.20.40.60.81.002468ph分布系数2. 2. 影响指示剂变色范围的各种因素影响指示剂变色范围的各种因素温度温度 ph 18 100 甲基橙 mo 3.14.4 2.53.7 酚酞 pp 8.09.6 8.19.0例如酚酞例如酚酞设指示剂的总浓度为设指示剂的总浓度为 c , 碱型引起传感器（如碱型引起传感器（如人的眼睛）响应的最小浓度为人的眼睛）响应的最小浓度为 a ，这是一个，这是一个固定的值，固定

4、的值， 那么：那么：acakahininhch+ph终点终点提前提前单色指示剂单色指示剂，指示剂用量的多少对它的变色范围，指示剂用量的多少对它的变色范围是有影响的，指示剂加入过多，使变色范围向是有影响的，指示剂加入过多，使变色范围向phph值低的一方移动。值低的一方移动。指示剂用量：指示剂用量：混合指示剂混合指示剂作用原理作用原理分类分类颜色互补颜色互补两种指示剂混合两种指示剂混合指示剂与染料混合指示剂与染料混合例：溴甲酚绿例：溴甲酚绿甲基红甲基红ph 0 2 4 6 8甲基红甲基红溴甲酚绿溴甲酚绿溴甲酚绿溴甲酚绿甲基红甲基红混合指示剂（混合指示剂（mixed indicatormixed i

5、ndicator） 一类同时使用两种指示剂，利用彼此颜色之间的互补作用，使变色更加敏锐。如溴甲酚绿和甲基红。 另一类由指示剂与惰性染料（如亚甲基蓝，靛蓝二磺酸钠）组成的，也是利用颜色的互补作用来提高变色的敏锐度。 需要将滴定终点限制在很窄的ph范围内，可采用混合指示剂。 非混合指示剂，终点颜色变化约有0.3ph的不确定度。用混合指示剂，有0.2ph的不确定度。1.1.缓冲溶液的定义和种类2.2.缓冲溶液的ph计算3.3.缓冲容量、缓冲指数及有效缓冲范围4.4.缓冲溶液的分类和选择5.5.缓冲溶液的配制3.5 溶液酸度的控制和测试溶液酸度的控制和测试3.5.1 3.5.1 缓冲溶液缓冲溶液定义定

6、义缓冲溶液是指具有稳定某种性质的溶液体系。ph缓冲溶液具有稳定体系酸度的特性。分类分类1、浓度较大的弱酸或弱碱及其共轭酸碱对。2、浓度较大的强酸或强碱。1.1.缓冲溶液的定义和种类缓冲溶液的定义和种类由由ca mol/l hb 和和cb mol/l b- 构成的共轭酸碱平衡：构成的共轭酸碱平衡：bhhbh+bhhboh-使使ph稳定在一个较窄的范围。稳定在一个较窄的范围。 高浓度强酸强碱则是因为本身浓度大对少量的酸或碱的加入不敏感而达到稳定ph 值的作用的。hbb- + h+ 0 1 2 3 4 5 6 7 0 10 20 30 40 50 ml of water ph a) 0 1 2 3

7、4 5 6 7 0 10 20 30 40 50 ml of water ph b) 溶液ph值和加入水体积的关系： a) 0.500 ml 0.100 mol . l-1 hcl b) 0.500 ml 0.100 mol . l-1 naac-hachclnaac-hac2.2.缓冲溶液的缓冲溶液的phph计算计算baacckhbaccaklgpph由由ca mol/l hb 和和cb mol/l b- 构成的共轭酸碱平衡：构成的共轭酸碱平衡：解：首先进行体系分析，解：首先进行体系分析，0.10 mol/l nh4f + 0.10 mol/l hf体系中的酸体系中的酸 nh4+，hf；体系

8、中的碱：体系中的碱：f-17. 3hf)(p25. 9)nh(pa4akk构成缓冲体系构成缓冲体系17. 310. 010. 0lg17. 3lgpphcbcaka例题例题 求求0.10 mol/l nh4f 0.10 mol/l hf溶液的溶液的ph。hff- + h+ buffer capacity buffer index buffer intensity buffer value缓冲指数缓冲指数 是指缓冲溶液抵御是指缓冲溶液抵御phph值变化的能力。值变化的能力。缓冲容量缓冲容量dphddphdabbhhboh-phbhhbh+ph式中式中a与与b分别代表加入的强酸或强碱的浓度。分别代

9、表加入的强酸或强碱的浓度。缓冲指数是溶液的一个状态参数，当溶液的状态发生变化缓冲指数是溶液的一个状态参数，当溶液的状态发生变化时，缓冲指数也发生变化。时，缓冲指数也发生变化。例如，当缓冲溶液被稀释时；往缓冲溶液中加入酸或碱时。例如，当缓冲溶液被稀释时；往缓冲溶液中加入酸或碱时。3. 缓冲容量、缓冲指数与有效缓冲范围缓冲容量、缓冲指数与有效缓冲范围影响缓冲指数的因素的讨论：2)h(h3 . 2aakckakhc58.0max有效缓冲范围：有效缓冲范围：pka 110haa1 .0 hac ac pka = 4.76pka 1分布分数或缓冲指数结论：影响缓冲溶液缓冲指数结论：影响缓冲溶液缓冲指数大

10、小的因素为共轭酸碱对的分大小的因素为共轭酸碱对的分布分数和缓冲溶液的总浓度。布分数和缓冲溶液的总浓度。ahaha3 .2c有效缓冲范围有效缓冲范围1）hf-f-，pka = 3.172.17 4.172）hac-ac-， pka = 4.763.76 5.763）h2po4-hpo42-，pka2 = 7.216.21 8.214）na2b4o7， pka = 9.188.18 10.185）nh3-nh4+， pka = 9.258.25 10.25 缓冲容量的物理意义是：使缓冲容量的物理意义是：使1l溶液的溶液的ph增加增加dph单位时所需强碱的量，或是使单位时所需强碱的量，或是使1l溶液

11、的溶液的ph减少减少dph单位时所需强碱的量。单位时所需强碱的量。 当当ph从从3.74改变到改变到5.74时缓冲容量为时缓冲容量为0.082mol/l，即：要使这个缓冲体系的即：要使这个缓冲体系的ph从从3.74改变到改变到5.74需需要加要加naoh的量为的量为0.082mol。 缓冲容量的大小与缓冲物质的总浓度缓冲容量的大小与缓冲物质的总浓度以及组成此缓冲溶液的以及组成此缓冲溶液的ca/cb有关。有关。总浓度总浓度愈大（一般为愈大（一般为0.011mol/l之间）；之间）；ca/cb应在应在1/1010/1范围内，浓度愈接近范围内，浓度愈接近1：1，缓冲容量愈大。，缓冲容量愈大。4.4.缓冲溶液的分类和选择缓冲溶液的分类和选择 普通缓冲溶液 主要应用于化学反应或生产过程中酸度的控制，在实际工作中应用很广，在生物学上也有重要意义。标准缓冲溶液 主要用于校正酸度计 标准缓冲溶液是用来校准ph用的，它的ph值是经过实验准确测定的。 如果要用计算来求得某种标准缓冲溶液的ph，必须校准离子强度的影响缓冲溶液选择的原则缓冲溶液选择的原则 缓冲溶液缓冲溶液对测量过程应没有干扰对测量过程应没有干扰。 所需控制的所需控制的phph应在缓冲溶液的缓冲范围之内。应在缓冲溶液