全面认识酸碱缓冲溶液的缓冲能力
——由高校通用教材中一道例题引发的思考
2021-11-05岳宣峰段亚娟孙君岳简亚军张延妮
大学化学 2021年9期
岳宣峰,段亚娟,孙君岳,简亚军,张延妮
1陕西师范大学化学化工学院,陕西省生命分析化学重点实验室,西安 710062
2陕西师范大学药用资源与天然药物化学教育部重点实验室,西安 710062
酸碱缓冲溶液的概念由Walther Hermann Nernst在1903年提出,第一个用来衡量其缓冲能力的指标即缓冲值β的描述及其微分数学表达式是在20世纪20年代由Koppel及Spiro[1]、Slyke[2]分别独立提出来的,然而其数学表达式和一些教材中对该概念的描述并不完全吻合[3],一个世纪以来,伴随着化学学科的发展,有关缓冲溶液缓冲能力的衡量规范引发过广泛关注[4–22],也不乏争议[5,6,8–11]。国内绝大多数现行高校《化学分析》教材中关于酸碱缓冲溶液缓冲能力衡量的介绍还是基于Slyke的描述,一些有益的发展[12–20]并未被收录,而一些不够明晰的界定给学习者带来困惑[22]。因此,很有必要对酸碱缓冲溶液缓冲能力的有关知识做一个全面梳理,深化对高校化学分析课程中有关酸碱缓冲溶液的认识。本文以武汉大学主编的《化学分析》第6版一个例题求解方法为切入点展开商榷。
1 衡量酸碱缓冲溶液缓冲能力的有关计算
1.1 酸碱缓冲溶液缓冲能力衡量指标的演进
为了定量地衡量酸碱缓冲溶液的缓冲能力,1922年Slyke提出了缓冲值的概念,其定义为:使1 L溶液的pH增加dpH单位时所需加入该溶液的强碱的量db(mol);或是使1 L溶液的pH减少dpH单位时所需加入该溶液的强酸的量da(mol),给出的数学表达式见式(1)。

基于此数学微分式,Slyke进一步推导了共轭酸碱对等缓冲体系的缓冲值β的具体数学表达式,这些表达式至今仍被广泛采用,其中共轭酸碱对的缓冲值β的表达式见式(2)。……
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