缓冲容量精确计算

雷玉富，开小明

(1 安徽安庆技师学院基础课教学部，安徽　安庆　246052；2 安庆师范学院安徽光电磁功能材料省级实验室，安徽　安庆　246011)



缓冲容量精确计算

雷玉富1，开小明2

(1 安徽安庆技师学院基础课教学部，安徽安庆246052；2 安庆师范学院安徽光电磁功能材料省级实验室，安徽安庆246011)

缓冲溶液在工业生产和科学研究中广泛应用，是基础化学教学中的重要教学内容。推导了两种三元弱酸组成缓冲溶液缓冲容量的计算公式，用excel具体计算了柠檬酸和磷酸组成缓冲溶液在不同pH值的缓冲容量，图示了缓冲容量随pH变化曲线，直观说明了上述缓冲溶液缓冲范围。图示结果表明，柠檬酸和磷酸组成缓冲溶液在pH<8直至强酸都具有很好的缓冲作用。

缓冲溶液; 缓冲容量; 柠檬酸；磷酸

酸碱缓冲溶液对溶液的酸度起稳定的作用,它在化学化工生产过程中，在化学、生物和医学研究工作中都广泛应用。缓冲溶液是基础化学教学中的重要概念[1]，它的pH值在一定的范围内不因稀释或外加少量的酸或碱而发生显著的变化。缓冲容量标志缓冲溶液缓冲能力的大小，而在缓冲容量的计算时，多采用近似计算，对一种弱的酸或碱组成缓冲溶液，难以理解强酸或强碱也有缓冲作用[2-5]；如果是两种弱酸或碱组成的缓冲溶液，就不能简单采用近似计算，Excel可解决这类需要复杂计算问题[6]。

1　缓冲容量计算原理

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

(1)

(2)

(3)

(4)

根据缓冲容量β的定义：

(5)

2　实际应用

图1　缓冲容量与pH关系曲线

3　结　论

一元弱酸或弱碱单一组分组成的缓冲溶液其缓冲容量的计算在很多教科书中已有讨论[2]， 而多元酸或多元碱组成的缓冲溶液其缓冲容量的计算未见讨论。通过对两种三元酸组成的缓冲溶液缓冲容量的推导，给出的缓冲容量计算结果更严密，缓冲容量与pH关系曲线清楚的表明，柠檬酸和磷酸组成的缓冲溶液，在pH<8直至强酸都有很好的缓冲作用。

[1]齐凤元,马勇. 缓冲溶液教学方法探讨[J]. 大学化学,2010,25(1):40-42.

[2]武汉大学.分析化学.5版[M].北京: 高等教育出版社,2010:135-137.

[3]李劲,沙昆岗.电脑模拟计算多种类型缓冲溶液的缓冲容量与缓冲容量曲线[J].湖南医科大学学报,1995,20(5):495-496.

[4]常湘滨. Britton-Robinson广泛缓冲溶液及其离子强度计算和控制[J].化学通报,1986,(9):54-57.

[5]韩金土,万里,杨晓炯.缓冲容量与pH的关系探讨[J].广州化工,2013,41(7):17-18,21.

[6]开小明,包翠莲. Excel回归分析解多元线性方程[J].光谱实验室,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，助理讲师，主要从事基础化学教学工作。

开小明。

O651

A

1001-9677(2016)01-0131-02