ph值的计算公式

  仪器信息网 ·  2012-11-01 10:51  ·  39638 次点击
ph值的计算公式
怎么计算包括强酸与强碱等,不等体积,强酸与强酸等,不等体积,强碱与强碱等,不等体积;酸碱溶液混合,等体积与不等体积的ph值?把氢离子和氢氧根离子该抵消的抵消之后,算混合后氢离子的浓度带入ph=-lg这个公式。
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。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。
由弱酸及弱酸盐组成的缓冲溶液。
设弱酸的浓度为C酸(mol·L-1),弱酸盐的浓度为C盐(mol·L-1),在溶液中存在下列平衡:
HAH++A-[1](P78)
平衡时:C酸-xxC盐+x
Ka°=x(C盐+x)/(C酸-x)
x=[H+]=Ka°(C酸-x)/(C盐+x)
Ka°值较小,且因存在同离子效应,此时x很小,因而C酸-x≈C酸,C盐+x≈C盐,所以
[H+]=Ka°C酸/C盐
将该式两边取负对数:
-log[H+]=-logKa°-logC酸/C盐,所以
ph=pKa°-logC酸/C盐
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。
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由弱碱及弱碱盐组成的缓冲溶液
设弱碱的浓度为C碱(mol·L-1),弱碱盐的浓度为C碱(mol·L-1),在溶液中存在下列平衡:
B+H2OBH++OH-[2](P140)
平衡时:C碱-xC盐+xx
Kb°=x(C盐+x)/(C碱-x)
x=[OH-]=Kb°(C碱-x)/(C盐+x)
Kb°较小,且因存在同离子效应此时x很小,因此C碱-x≈C碱,C盐+x≈C盐,所以,[OH-]=Kb°C碱/C盐将该式两边取负对数:
-log[OH-]=-logKb°-logC碱/C盐
pOH=pKb°-logC碱/C盐
又因ph=14-pOH,所以
ph=14-pKb°+logC碱/C盐
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。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。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(mol·L-1),HAc的浓度为C酸(mol·L-1),在溶液中存在下列解离平衡。
HAcH++Ac-
平衡时:C酸-xxC碱+x
Ka°=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-x≈C酸,C碱+x≈C碱,所以
x=[H+]=Ka°C酸/C碱
将该式两边取负对数,得
-log[H+]=-logKa°-logC酸/C碱
ph=pKa°-logC酸/C碱
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(mol·L-1),NH4+的浓度为C酸(mol·L-1),在溶液中存在下列平衡。
NH4+H++NH3
平衡时:C酸-xxC碱+x
Ka°=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-x≈C酸,C碱+x≈C碱,所以
x=[H+]=Ka°C酸/C碱
将该式两边取负对数,得:
-log[H+]=-logKa°-logC酸/C碱
ph=pKa°-logC酸/C碱
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°。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。。
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