基础化学-缓冲体系

这是一篇关于基础化学-缓冲体系的思维导图，主要内容有缓冲溶液的组成及缓冲机制、缓冲溶液pH的计算、缓冲容量和缓冲范围、缓冲溶液的配制。

Fundamental Chemistry Chapter Seven Buffer solution

• 缓冲溶液的组成及缓冲机制
  • 缓冲溶液的概念
    • 缓冲溶液 buffer solution
      • 缓冲作用 buffer action
        • 抵抗外加少量强酸、强碱或稍加稀释，而本身pH保持基本不变
  • 缓冲溶液的组成
    • 缓冲系/缓冲对 buffer system/ buffer pair
      • 酸
        • 质子给予体
      • 碱
        • 质子接受体
      • 服从酸碱质子理论
        • 共轭酸碱对之间只相差一个质子，通过质子（H+）的转移平衡共存
    • 常见类型
      • 弱酸及其共轭碱
      • 弱碱及其共轭酸
      • 两性物质及其对应的共轭酸（碱）
  • 缓冲机制
    • • 抗酸成分 anti-acid component
      • 抗碱成分 anti-base component
      • 实质是溶液中的共轭酸碱通过自身质子转移平衡来调节溶液的H3O+浓度， 使其不发生显著变化
• 缓冲溶液pH的计算
  • 缓冲溶液pH的计算
    • • 校正：上式各浓度项乘上其对应的活度因子，以活度代替浓度进行计算
      • 影响因素
        • 缓冲溶液的PH首先取决于pKa
        • 当pKa一定时，pH值随着缓冲比的改变而改变
  • 相关概念
    • 缓冲比：c(共轭碱)和c(弱酸)的比值
    • 缓冲溶液总浓度：c(共轭碱)和c(弱酸)的和
  • 影响缓冲溶液pH的因素
    • 活度因子
      • 稀释效应
        • 引起缓冲溶液pH增加
      • 盐效应
        • 引起缓冲溶液pH降低
    • 温度
• 缓冲容量和缓冲范围
  • 缓冲容量(β)
    • 定义：单位体积（1L/1ml)缓冲溶液的pH改变一个单位所需加入的一元强酸/弱酸的物质的(mol/mmol)
    • 表达式：β=db/VdpH=-da/VdpH
    • 影响因素
      • 缓冲比
        • 缓冲比越接近，缓冲容量越大；缓冲比等于时，缓冲容量最大
          • 缓冲比为1，缓冲容量极大
      • 总浓度
        • 同一缓冲系的缓冲溶液缓冲比一定时，总浓度越大，缓冲容量越大
        • 不同缓冲系缓冲溶液，当其总浓度相同时，其缓冲容量最大值相同
        • 关系式：β=dnb/V|pH|=2.303*[HB]*[B-]/c(总)
  • 缓冲范围
    • 定义:缓冲溶液能发挥缓冲作用(缓冲比为10~0.1)的pH范围，即pH=pKΘa+(-)1
• 缓冲溶液的配制
  • 分类
    • 常用缓冲溶液
    • 标准缓冲溶液
    • 生理缓冲溶液
  • 配制原则
    • 缓冲溶液对测量过程不产生干扰
      • 所选缓冲系在混合后不能发生副反应或生成沉淀
      • 药用缓冲溶液需考虑缓冲系是否有毒，是否与主药发生配伍禁忌及在加热灭菌和储藏期内是否稳定
      • 缓冲物质应廉价易得，避免污染
    • 选择适当的缓冲系
      • 至少应使所需的pH落在所选缓冲系的缓冲范围内
    • 有适当的总浓度
      • 总浓度一般控制在0.050~0.20mol/L
    • 选择好缓冲系和其总浓度后，根据方程式计算所需弱酸及其共轭碱的量
    • 精密配制需考虑活度因子的影响，并使用pH计或精密pH试纸进行校正
• 酸碱质子理论
  • 内容
    • 酸碱反应
      • 实质：两个酸碱半反应式中共轭酸碱对之间的质子传递反应
      • 反应方向：接受质子能力强的碱夺取给出质子能力强的酸中的质子，而变成对应的弱酸、弱碱
    • 酸碱半反应式
      • 内容酸⇌质子+碱
      • 两侧酸碱称为共轭酸碱对，酸称为对应碱的共轭酸，碱称为对应酸的共轭酸
        • 特征：酸越强，其共轭碱越弱；酸越弱，其共轭碱越强
    • 酸碱强度
      • 定义：酸碱在溶液中可表现出的强度
      • 影响因素：酸碱的本性（内因），溶剂的本性（外因）
        • 拉平效应：由溶液把不同强度的酸（碱）调整到同一酸（碱）强度水平的作用
        • 区分效应：由溶剂把原本处于同一强度的酸（碱）区分开来的作用
        • 概要
          • 酸（碱）性溶剂对碱（酸）产生拉平效应
          • 酸（碱）性溶剂对酸（碱）产生区分效应效应
  • 局限
    • 对于酸仍限制在含氢物质内
• chapter1~10
  • Chapter1、2、3
    • Chemical Thermodynamics & Chemical Kinetics
  • Chapter5、6
    • Dilute solution & solution system
      • colligative property of dilute solution
      • Multiple balances of electrolyte solutions
  • Chapter4，6，7
    • Four reaction balances
      • buffer solution
  • Chapter9~10
    • Principles of Inorganic Chemistry