同離子效應(yīng)和緩沖溶液
銅臭 / 2022-07-21
一、同離子效應(yīng)
1.產(chǎn)生原因。如前所述，弱電解質(zhì)在溶液中存在電離平衡。如在弱電解質(zhì)的溶液中加入--種強(qiáng)電解質(zhì)，此強(qiáng)電解質(zhì)的組成中有一種和弱電解質(zhì)相同的離子(即同離子)，則弱電解質(zhì)的電離平衡就會(huì)發(fā)生移動(dòng)，電離度也會(huì)發(fā)生變化。
由于溶液中有同離子存在而使平衡發(fā)生移動(dòng)的現(xiàn)象，稱為同離子效應(yīng)。上述在弱電解溶液中，因加入一種與弱電解質(zhì)有相同離子的強(qiáng)電解質(zhì)后，使弱電解質(zhì)的電離平衡發(fā)生移動(dòng)，從而使弱電解質(zhì)電離度降低的現(xiàn)象，是同離子效應(yīng)中的一一種。例如氨水是弱堿，存在著如下的電離平衡:
NH?+H?O⇔NH??+OH?
氯化銨( NH?Cl)是強(qiáng)電解質(zhì)，在溶液中全部電離為NH??及Cl?:
NH?CI→NH??+CI?
當(dāng)將固體NH?CI加到氨水中后，由于NH??濃度增加，使氨水的電離平衡朝著生成NH:的方向移動(dòng)。達(dá)新的平衡時(shí)，溶液中OH?的濃度降低了，即氨水的電離度降低子。這可以從下面的實(shí)驗(yàn)得到證明，加幾滴酚酞于氨水溶液中，溶液呈紅色，再加入一定量的固體NH?CI后，溶液即轉(zhuǎn)變?yōu)闊o色。這就是說，溶液中OH減少了，雖氨水的電離常數(shù)沒有變，但氨水的電離度卻降低了。
又如醋酸( HAc,弱酸)和其鹽醋酸鈉( NaAc,強(qiáng)電解質(zhì))，兩者都有Ac?。如在HAc溶液中加入一些固體NaAc,由于增加了Ac?的濃度，同樣可使HAc的電離平衡朝著生成HAc分子的方向移動(dòng)，達(dá)新的平衡時(shí)，溶液中H濃度降低了，即HAc的電離度降低了，但醋酸的電離常數(shù)不變。
2.有關(guān)計(jì)算。由于同離子效應(yīng)引起的離子濃度和電離度的變化，可用電離常數(shù)進(jìn)行計(jì)算，以下舉例說明:
例1 :在1升0.1M氨水溶液中,加入0.1克分子固體NH?CI(假設(shè)加入后的體積不變)，問此時(shí)溶液的[OH?]和氨水的電離度有什么變化?
因?yàn)?.1-x中的x與0.1比較，其值很小。所以0.1-x≈0.1
(2)再計(jì)算加入0.1M固體NH?CI后，混合溶液的[OH?]及氨水的電離度。
因?yàn)镹H?CI在溶液中完全電離，所以它電離出的NH??濃度為0.1M。設(shè)x?為達(dá)平衡時(shí)已電離NH?的克分子濃度，[NH??]應(yīng)是氯化銨和氨水電離生成的NH??克離子濃度之和，則:
答:在氨水中加入NH?CI，使氨溶液中的[OH?]由1.33×10?³克離子/升降低到1.76×10??克離子/升;氨溶液的電離度由1.33%降低到0.0176%，即都降低到原來的1/75。
在化學(xué)分析和化工生產(chǎn)中經(jīng)常應(yīng)用同離子效應(yīng)。例如同離子效應(yīng)可以穩(wěn)定溶液中H的濃度，達(dá)到控制溶液的pH值的作用以及控制鹽類的水解和促使某種離子從溶液中沉淀出來等等。
二、緩沖溶液
在氨水溶液中加入一定量的固體氯化銨后，由于同離子效應(yīng)，不僅能使氨水的電離度降低，而更重要的是能使溶液中的H?濃度在一定限度內(nèi)不受加入酸堿和溶液稀釋的影響，保持相對(duì)的穩(wěn)定。這種在定程度上能抵御外來酸、堿或稀釋的影響，使溶液的pH值不發(fā)生顯著改變的作用，稱為緩沖作用;具有緩沖作用的溶液稱為緩沖溶液。如NH?-NH?Cl混合液，HAc-NaAc混合液都有緩沖作用，因此都是緩沖溶液。
1.緩沖原理和pH計(jì)算:
(1)緩沖原理。為什么緩沖溶液具有緩沖能力呢?要理解這個(gè)問題，需要首先了解決定緩沖溶液中H?濃度或OH?濃度的因素，然后才能知道緩沖溶液為什么具有緩沖作用。下面將各類緩沖溶液的緩沖原理分別加以討論:
1)弱堿及其鹽。這類緩沖溶液的緩沖作用，以NH?-NH?Cl混合液為例加以說明。混合液中的NH?CI全部電離:
NH?Cl=NH??+Cl?
弱堿氨存在電離平衡:
[NH?]和[NH??]分別為平衡時(shí)未電離的NH?的濃度和NH??的濃度。[NH?]應(yīng)為NH?的總濃度(已電離和未電離NH?濃度之和)減去已電離的NH?濃度。[NH??]應(yīng)為NH?Cl和NH?電離得的NH??濃度之和。由于同離子效應(yīng)，使NH?的電離度大為降低，即已電離的NH?濃度和由NH?電離得來的NH??濃度都大為降低，都可忽略不計(jì)，因此可將NH?的總濃度CNH?,作為[NH?],鹽的濃度CNH?Ol,作為[NH??],代入氨的電離常數(shù)式中，即得:
由此可知，各種弱堿及其鹽的混合液中的[OH?]決定于 弱堿的電離常數(shù)( K堿)和堿與鹽濃度的比值(C堿/C鹽)。
![2,2-雙[4-(4-氨基苯氧基苯)]六氟丙烷](images/202103/thumb_img/3458_thumb_G_1615773264954.jpg)
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