緩沖容量精確計(jì)算

雷玉富，開小明

(1 安徽安慶技師學(xué)院基礎(chǔ)課教學(xué)部，安徽　安慶　246052；2 安慶師范學(xué)院安徽光電磁功能材料省級(jí)實(shí)驗(yàn)室，安徽　安慶　246011)

?

緩沖容量精確計(jì)算

雷玉富1，開小明2

(1 安徽安慶技師學(xué)院基礎(chǔ)課教學(xué)部，安徽安慶246052；2 安慶師范學(xué)院安徽光電磁功能材料省級(jí)實(shí)驗(yàn)室，安徽安慶246011)

緩沖溶液在工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究中廣泛應(yīng)用，是基礎(chǔ)化學(xué)教學(xué)中的重要教學(xué)內(nèi)容。推導(dǎo)了兩種三元弱酸組成緩沖溶液緩沖容量的計(jì)算公式，用excel具體計(jì)算了檸檬酸和磷酸組成緩沖溶液在不同pH值的緩沖容量，圖示了緩沖容量隨pH變化曲線，直觀說明了上述緩沖溶液緩沖范圍。圖示結(jié)果表明，檸檬酸和磷酸組成緩沖溶液在pH<8直至強(qiáng)酸都具有很好的緩沖作用。

緩沖溶液; 緩沖容量; 檸檬酸；磷酸

酸堿緩沖溶液對(duì)溶液的酸度起穩(wěn)定的作用,它在化學(xué)化工生產(chǎn)過程中，在化學(xué)、生物和醫(yī)學(xué)研究工作中都廣泛應(yīng)用。緩沖溶液是基礎(chǔ)化學(xué)教學(xué)中的重要概念[1]，它的pH值在一定的范圍內(nèi)不因稀釋或外加少量的酸或堿而發(fā)生顯著的變化。緩沖容量標(biāo)志緩沖溶液緩沖能力的大小，而在緩沖容量的計(jì)算時(shí)，多采用近似計(jì)算，對(duì)一種弱的酸或堿組成緩沖溶液，難以理解強(qiáng)酸或強(qiáng)堿也有緩沖作用[2-5]；如果是兩種弱酸或堿組成的緩沖溶液，就不能簡單采用近似計(jì)算，Excel可解決這類需要復(fù)雜計(jì)算問題[6]。

1　緩沖容量計(jì)算原理

[H+]=ca+[H2A-]+2[HA2-]+3[A3-]+[H2B-]+2[HB2-]+3[B3-]+[OH-]

(1)

(2)

(3)

(4)

根據(jù)緩沖容量β的定義：

(5)

2　實(shí)際應(yīng)用

圖1　緩沖容量與pH關(guān)系曲線

3　結(jié)　論

一元弱酸或弱堿單一組分組成的緩沖溶液其緩沖容量的計(jì)算在很多教科書中已有討論[2]， 而多元酸或多元堿組成的緩沖溶液其緩沖容量的計(jì)算未見討論。通過對(duì)兩種三元酸組成的緩沖溶液緩沖容量的推導(dǎo)，給出的緩沖容量計(jì)算結(jié)果更嚴(yán)密，緩沖容量與pH關(guān)系曲線清楚的表明，檸檬酸和磷酸組成的緩沖溶液，在pH<8直至強(qiáng)酸都有很好的緩沖作用。

[1]齊鳳元,馬勇. 緩沖溶液教學(xué)方法探討[J]. 大學(xué)化學(xué),2010,25(1):40-42.

[2]武漢大學(xué).分析化學(xué).5版[M].北京: 高等教育出版社,2010:135-137.

[3]李勁,沙昆崗.電腦模擬計(jì)算多種類型緩沖溶液的緩沖容量與緩沖容量曲線[J].湖南醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào),1995,20(5):495-496.

[4]常湘濱. Britton-Robinson廣泛緩沖溶液及其離子強(qiáng)度計(jì)算和控制[J].化學(xué)通報(bào),1986,(9):54-57.

[5]韓金土,萬里,楊曉炯.緩沖容量與pH的關(guān)系探討[J].廣州化工,2013,41(7):17-18,21.

[6]開小明,包翠蓮. Excel回歸分析解多元線性方程[J].光譜實(shí)驗(yàn)室,2014,31(6):743-745.

Accurate Calculation of Buffer Capacity

LEI Yu-fu1， KAI Xiao-ming2

(1 Basic Course Instruction of Anhui Anqing Technician Institute, Anhui Anqing 246052；2AnhuiProvincialLaboratoryofOptoelectronicandMagnetismFunctionalMaterials,AnqingNormalUniversity,AnhuiAnqing246011,China)

The buffer solution is widely used in industrial production and research. It is an important teaching content of basic chemistry. The buffer capacity formula of two kinds of triprotic weak acid buffer solutions was introduced. The buffer capacity of various pH buffer solutions with citric acid and phosphoric acid was calculated by excel. The curve of buffer capacity vs pH was graphical representation. The buffer capacity range above buffer solutions was intuitive showed. Graphical representation showed that the buffer solutions with citric acid and phosphoric acid had very good buffer action from pH<8 to strong acid.

buffer solution; buffer capacity; citric acid; phosphoric acid

雷玉富(1970-)，男，助理講師，主要從事基礎(chǔ)化學(xué)教學(xué)工作。

開小明。

O651

A

1001-9677(2016)01-0131-02