緩衝溶液的組合和定義

緩衝溶液，從維基百科來看定義，就是:
「弱酸及其共軛鹼」 或「弱鹼及其共軛酸」所形成的溶液
如果你覺得很饒舌或轉不太過來(我就是這麼覺得)，那麼就這樣表示:
假設某弱酸叫HA、若鹼叫BOH
那麼緩衝溶液就是
存在 HA、A- 或是 BOH、B+ 的溶液

那緩衝溶液要怎計算咧?
一切都要從「化學平衡」解釋
以下我全都用弱酸來看(弱鹼只是把Ka換成Kb、H+換成OH-)

1.弱酸+弱酸鹽(同時加HA、A-進去)
HA ←→ H+ + A-
初 [HA]# [A-]# []#代表初濃度、[]代表末濃度、x代表[H+]
末 [HA]#-x x [A-]#+x
Ka=x([A-]#+x)/[HA]#-x
因為這是弱酸，Ka的典型值為10^-5，向右的傾向很小
所以[HA]#、[A-]#都遠大於x
所以[A-]#+x≒[A-]# 、 [HA]#-x≒[HA]#
得Ka=x*[A-]# / [HA]#
所以x=[H+]=Ka*[HA]#/[A-]#
這公式很好用，一定要記得!!

接下來繼續推廣
2.弱酸+強鹼(弱酸的莫爾數大於強鹼的莫爾數)
反應式為以下兩個:
HA ←→ H+ + A- K=Ka
H+ + OH- ←→ H2O K=1/Kw
化學式相加，K值相乘:
HA + OH- ←→ A- + H2O K=Ka/Kw
因為Ka典型值為10^-5、Kw=10^-14
所以Ka/Kw=10^9，傾向相當大，所以可視為完全向右
所以加下去多少莫爾的強鹼，就會產生多少莫爾的A- !!
(弱酸+強鹼)最後會變成(弱酸+弱酸鹽)
直接套第一個公式就好了

3.弱酸鹽+強酸(弱酸鹽的莫爾數大於強酸的莫爾數)
A- + H+ ←→ HA K=10^5
反應傾向依然很大，所以可視為完全向右
所以加多少莫爾的強酸，就會產生多少莫爾的HA
一樣能套用第一個公式!

會考的簡單計算題應該就這些吧~

如果你還要進階版的
可能就是..多弱酸共存(通常只會考到兩個弱酸)
這種題目，可以用平衡定律式推出(類似的推導，Ksp時應該看過了)
H+ = 根號(C1K1 + C2K2 + ... + CnKn)

不然就是
弱酸+弱鹼
這種組合才是自然界最常見的緩衝溶液(EX:血液)
不過太難算了，高中化學不考XD

就這樣~

2012-07-01 20:28:32 補充：
To 林真真:
謝謝你指正我的錯誤
緩衝溶液的定義是定義，配製是配製
可能是我題目算太多，把配置搞成定義了

不過，再補充一點給版大
緩衝溶液的原理，就是緩衝物質的"同離子效應"
這種效應在學Ksp時應該看過~

緩衝溶液只有三個重要的概念：

(一) 定義：定義於加入小量強酸或強鹼對其 pH 的輕微影響或甚至不變。

(二) 配製：「足量」弱酸與其共軛鹼（該弱酸所形成的鹽）的混合液液，或：「足量」弱鹼與其共軛酸（該弱鹼所形成的鹽）的混合溶液。若阿毛所言屬實，則維基是以配製誤為定義，錯誤。

(三) 原理：由(二)配製的溶液為何達致緩衝的效應。

哦哦......
緩衝容易的定義優~~
顧名思義吧~~
:就是說這個容易配置出來後
我加入某一定量的酸或鹼~
PH值不會改變太大喔

所以他一定會具有+酸 自身產生出鹼跟他中和
+鹼 自身產生出酸跟他中和的特性

然後
<因為我在某本參考書看到
是弱酸和其共軛"鹽"
我在想應該是其共軛"鹼"吧!?>

哦.....這個說法應該可以對吧WW
不過課本說法沒有錯喔
例如說CH3COOH 跟CH3COONA
相互為共惡酸鹼對
但是CH3COONA也是鹽類

基本上你如果看到一個溶液
他可以產生酸 同時也有產生鹼的能力
那們他就符合定義了@@

基本上的配置:
強酸+弱鹼
強鹼+弱酸
但是弱的那一部份一定要過量
這樣產生出來的鹽類就可以水解
如果強的加太多
例如強酸+弱鹼
那麼這個時候的溶液
加酸還好
但是你一加鹼PH值變化就會很大!!!
因為這時候的溶液是強酸
~~~
舉例就交給後人吧WWW
因為這裡我基本上都用定義解XD