缓冲溶液的ph值由哪些因素决定:共轭酸碱配比、温度、离子强度

缓冲溶液的ph值由哪些因素决定:共轭酸碱配比、温度、离子强度

上周理化实验课配醋酸-醋酸钠缓冲液时,对着测出浮动极大的数值烦躁到捏皱了实验记录纸,也彻底摸清缓冲溶液的ph值由哪些因素决定,全是操作台实打实试出来的结论。

最开始偷懒,直接按课本配比称量固体,配制0.1mol/L醋酸搭配0.1mol/L醋酸钠缓冲体系,室温22℃测出来ph是4.76,数值很标准。

随手往烧杯里多加了一勺醋酸钠固体,没有加水定容,只是轻微摇晃混匀,再复测ph,数值直接跳到4.92。那一刻突然反应过来,缓冲对里弱酸和共轭碱的物质的量配比,是直接左右ph的核心变量,不是固定数值,配比一变,氢离子解离平衡直接偏移,ph就会变动。

别忽略离子强度带来的细微变化。

同一份配好的缓冲原液,往里面加入少量氯化钠固体,不改动酸碱组分比例,静置溶解后复测ph,数值小幅下降0.04。实验室带教学姐当时趴在操作台边上说,溶液里外加盐类会改变离子活度,课本公式默认理想稀溶液状态,实操里盐离子越多,离子强度越高,活度系数改变,实测ph一定会偏离理论计算值,这个细节绝大多数做题的人都会漏掉。

换了水浴控温做对照实验。

把配比完全一致的醋酸缓冲液,分别放置在15℃、30℃、40℃恒温水箱里静置十分钟,每组温度三次平行测定,15℃ph4.81,30℃ph4.71,40℃ph4.63。弱酸电离本身吸热,温度升高,电离常数改变,缓冲体系的平衡常数随之改变,ph自然会稳步降低,不是微小误差,是规律性变动。之前做实验从来没控过温,总觉得室温差别无所谓,现在才知道室温浮动两三度,数据就没法对标。

试过稀释缓冲溶液,想简化配制流程。

取等量原液,用纯水一比一稀释,酸碱比值没变,温度、盐分也没变,复测ph几乎没有波动。反复稀释两次后依旧如此,实操能确定,常规倍数纯水稀释,不会改变缓冲溶液ph,只会降低缓冲容量,只是耐酸碱冲击的能力变差,ph数值本身不受影响。

昨天整理实验废液时,特意取了等量氨水-氯化铵碱性缓冲液,复刻全部变量操作。碱性缓冲体系逻辑完全一致,共轭酸碱比例改了ph大变,温度升高碱性缓冲液ph小幅降低,加盐改变离子强度同样会微调数值,稀释依旧不改动ph读数。

现在手边还有三组未录入系统的平行实验数据,准备录入实验仪器后台,核对变量差值。

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