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只要知道缓冲对的PH值,和要配制的缓冲液的pH值(及要求的缓冲液总浓度),就能按公式计算[盐]和[酸]的量。这个算法涉及对数换算,较麻烦,前人为减少后人的计算麻烦,已为我们总结出pH值与缓冲液对离子用量的关系并列出了表格。只要我们知道要配制的缓冲液的pH,经查表便可计算出所用缓冲剂的比例和用量。例如配制500nm pH5.8浓度为0.1M磷酸缓冲液。
经查表知pH5.8浓度为0.2M Na2HPO48.0毫升(1M=1 mol/L),而0.2M Na2HPO492.0毫升。依此可推论出配制100ml 0.1M的磷酸缓冲液需要0.1M Na2HPO48.0毫升,而0.1M Na2HPO4需要92.0毫升。
计算好后,按计算结果准确称好固态化学成分,放于烧杯中,加少量蒸馏水溶解,转移入50ml容量瓶,加蒸馏水至刻度,摇匀,就能得到所需的缓冲液。
各种缓冲溶液的配制,均按表格按比例混合,某些试剂,必须标定配成准确浓度才能进行,如醋酸、氢氧化钠等。另外,所有缓冲溶剂的配制计量都能从以上的算式准确获得。
缓冲体系由
1、弱酸和它的盐(如HAc---NaAc)
2、弱碱和它的盐(NH3·H2O---NH4Cl)
3、多元弱酸的酸式盐及其对应的次级盐(如NaH2PO4---Na2HPO4)
的水溶液组成。
在生化研究工作中,常常需要使用缓冲溶液来维持实验体系的酸碱度。研究工作的溶液体系pH值的变化往往直接影响到研究工作的成效。如果"提取酶"实验体系的pH值变动或大幅度变动,酶活性就会下降甚至完全丧失。所以配制缓冲溶液是一个不可或缺的关键步骤。
缓冲溶液是无机化学及分析化学中的重要概念,缓冲溶液的pH值在一定的范围内不因稀释或外加少量的酸或碱而发生显著的变化,缓冲溶液依据共轭酸碱对及其物质的量不同而具有不同的pH值和缓冲容量。分析测试中,在络合滴定和分光光度法等许多反应里都要求溶液的pH值保持在一个范围内,以保证指示剂的变色和显色剂的显色等,这些条件都是通过加入一定量的缓冲溶液达到的,所以缓冲溶液是分析测试中经常需要的一种试剂。 采用电位滴定法测定外加酸或碱对不同配比同一种缓冲溶液的滴定曲线,不仅有助于理解缓溶液及缓冲容量的概念而且对分析测试中正确选缓冲溶液的配制方法及用量具有指导意义。
采用电位滴定法测定缓冲溶液的滴定曲线,选择 了常见的NH。-NH C1缓冲溶液,分别按照不同的配 比得到4种缓冲溶液,实验测定了强酸、强碱对缓冲 溶液的滴定曲线,滴定结果直观清晰,对理解缓冲容 量的概念及实践中缓冲溶液的选择有积极的意义。
标准溶液的配置方法有两种:直接配置法:用基准物质(如K2Cr2O7)来直接配置标准溶液.因为这些基准物质能够符合基准物质条件,容易得到.此法溶液浓度由计算而得,浓度不必标定.间接配置法:不能得到符合基...
拓展知识:草酸,即乙二酸,最简单的有机二元酸之一。结构简式HOOCCOOH。它一般是无色透明结晶,对人体有害,会使人体内的酸碱度失去平衡,影响儿童的发育,草酸在工业中有重要作用,草酸可以除锈。草酸遍布...
如要求不高你就可以称250克柠檬酸粉末,另倒入1升水中。搅拌后量出一升即可。要精确一点要先知道20%柠檬酸的密度。密度大概为1.085-1.089(和温度有关系),如温度较高就用1.085,1.085...
设缓冲系统的弱酸的电离常数为Ka(平衡常数),平衡时弱酸的浓度为[酸],弱酸盐的浓度为[盐],则由弱酸的电离平衡式可得下式:
[H] = Ka {[弱酸]/[共轭碱]}
pH = pKa + lg {[共轭碱]/[弱酸]}
这就是Henderson-Hasselbach 等式。
Henderson-Hasselbalch公式的推导:
根据Brønsted–Lowry酸碱理论,对于弱酸HA,HA + H2O⇋ A+ H3O
Ka = [A][H3O] / [HA]
[H3O] = Ka·[HA] / [A]
两边同取log:-lg[H3O] = -lg(Ka·[HA] / [A])
= -lgKa - lg([HA] / [A])
= pKa +lg([A] / [HA] )
故 pH =pKa +lg([A] / [HA] )
根据此式可得出下列几点结论:
1 缓冲液的pH值与该酸的电离平衡常数Ka及盐和酸的浓度有关。弱酸的pKa值衡定,但酸和盐的比例不同时,就会得到不同的pH值。酸和盐浓度相等时,溶液的pH值与PKa值相同。
2 酸和盐浓度等比例增减时,溶液的pH值不变。
3 酸和盐浓度相等时,缓冲液的缓冲效率为最高,比例相差越大,缓冲效率越低,缓冲液的一般有效缓冲范围为pH=pKa±1,pOH=pKb±1。
常用作缓冲溶液的酸类由弱酸及其共轭酸盐组合成的溶液具有缓冲作用。生化实验室常用的缓冲系主要有磷酸、柠檬酸、碳酸、醋酸、巴比妥酸、Tris(三羟甲基氨基甲烷)等系统,生化实验或研究工作中要慎重地选择缓冲体系,因为有时影响实验结果的因素并不是缓冲液的pH值,而是缓冲液中的某种离子。如硼酸盐、柠檬酸盐、磷酸盐和三羟甲基甲烷等缓冲剂都可能产生不需要的化学反应。
硼酸盐:硼酸盐与许多化合物形成复盐、如蔗糖。
柠檬酸盐:柠檬酸盐离子容易与钙结合,所以存在有钙离子的情况下不能使用。
磷酸盐:在有些实验,它是酶的抑止剂或甚至是一个代谢物,重金属易以磷酸盐的形式从溶液中沉淀出来。而且它在pH7.5以上时缓冲能力很小。
三羟甲基氨基甲烷:它可以和重金属一起作用,但在有些系统中也起抑制作用。其主要缺点时温度效应。这点往往被忽视,在室温pH是7.8的Tris缓冲液,4℃时是8.4,37℃时是7.4,因此,4℃配制的缓冲液在37℃进行测量时,其氢离子浓度就增加了10倍。在pH7.5以下,其缓冲能力极为不理想。
高分子絮凝剂溶液配制装置的优化设计
针对现场使用中存在的问题,结合前期对絮凝剂使用技术的研究,优化设计了煤泥水处理中絮凝剂溶液配置装置,使絮凝剂在煤泥水处理中发挥最佳作用,选煤厂能以最低的药剂成本实现煤泥厂内回收,洗水闭路循环,从而获得更大的经济效益和环境效益。
缓冲溶液的pH值与温度关系对照表资料
附录:缓冲溶液的 pH 值与温度关系对照表 温度℃ 0.05mol/kg 邻苯二钾酸氢钾 0.025mol/kg 混合物磷酸盐 0.01mol/kg 硼砂 0 4.00 6.98 9.46 5 4.00 6.95 9.39 10 4.00 6.92 9.33 15 4.00 6.90 9.28 20 4.00 6.88 9.23 25 4.00 6.86 9.18 30 4.01 6.85 9.14 35 4.02 6.84 9.11 40 4.03 6.84 9.07 45 4.04 6.84 9.04 50 4.06 6.83 9.03 55 4.07 6.83 8.99 60 4.09 6.84 8.97 70 4.12 6.85 8.93 80 4.16 6.86 8.89 90 4.20 6.88 8.86 95 4.22 6.89 8.84
缓冲溶液是能够抵御少量强酸或强碱的影响,而保持溶液PH值基本不变的溶液。大多数染料对染浴的pH值较敏感,染浴的pH值控制稍有不当,便会出现色浅、色差、色花等染疵,利用缓冲溶液对H+或OH-的作用,以控制溶液的pH值,从而使溶液的pH值基本稳定。此原理应用于印染行业中,可达到改进染整技术、提高产品质量、降低成本和增加效益的目的。为了使染液的pH值具有良好的稳定性,染浴中须适当配制有相应的缓冲溶液,实际生产中,根据需要选择弱酸及其盐作为酸的缓冲剂;弱碱及其盐作为碱的缓冲剂。
缓冲溶液在染色中的应用
影响染浴PH的因素
(1)织物前处理清洗不彻底,以致少量碱性或酸性物质带入染浴中。
(2)染色时,添加的非中性添加剂(如助剂等)使染浴的pH值受影响。
(3)染料本身的pH值过高或过低,若加入染浴中,会引起染浴的pH值变化。如分散染料福隆艳黄SE-6GFL的pH值为8.60;福隆大红S-3GFL的pH值为10.60。
(4)设备因素如锅炉在供汽时,出现负压,将其他容器内的碱性或酸性溶液倒吸入蒸汽管道中,在加热染浴时,将碱性或酸性物质带入染浴中。
分散染料染色
由于许多分散染料对染浴的pH值较敏感,在不同的pH值条件下染色,得到色泽差异较大,只有在弱酸性(pH=5±0.5)的染浴中染色,得到的色泽最浓艳纯正。为了使染浴的pH值在染色时始终保持良好的稳定性,可配制醋酸醋酸钠缓冲溶液。
羊毛弱酸性染料和活性染料染色
弱酸性染料或高温活性染料Lanasol染羊毛纤维时,必须严格控制染浴整个染色过程的pH值在弱酸性条件下(染浴的pH值是由染色深度和染色所用助剂决定)。因酸起促染作用,若酸性较强,染浴中染料很容易吸附在羊毛纤维表面,甚至在纤维表面超当量上染,染料分子发生聚集而染花。一般染色介质酸性越强,染料上染率越快,匀染性越差(特别温度80℃以上更为突出)。染色时若采用NH3·H2O- (NH4)2SO4或HAc-NaAc等混合缓冲剂来控制染浴的pH值,可使其保持在所需的范围内,从而使羊毛纤维能获得较高的吸尽率和匀染性(特别是中浅色)。
活性染料冷轧堆染色
活性染料冷轧堆染色采用缓冲混合碱作为固色碱,对提高染液稳定性及消除风印有极大的好处。
二氯均三嗪型染料较活泼,冷轧堆染色采用Na2CO3-NaHCO3作固色碱,染色织物布面的“发毛”与不匀等染疵较单独用Na2CO3碱剂有所改善,特别是染料用量超过30g/L情况及个别匀染性差和难染品种,采用Na2CO3-NaHCO3(比例2∶1)的固色碱可得到良好的匀染性,并提高染料的固色率。
此外,硫化染料中硫化黑在上染过程中,极易发生氧化,产生染斑。若加入Na2CO3NaHCO3(比例2.2%~4.2%)的混和碱来控制染浴pH值,可减少氧化速度,对减轻染斑有很好的效果。
缓冲溶液在印花中的应用
活性印花一步法的固色碱剂若采用碱性较高的Na2CO3(pH=12左右),当色浆与织物接触时,染料极易被活化,急剧提高染料对纤维的亲和力,而染料渗透扩散能力相应会降低,导致在纤维表面固着不匀;而采用NaHCO3作固色碱剂会影响染料的固色率。只有采用Na2CO3-NaHCO3混合碱作碱剂,印花色浆更稳定,汽蒸后织物色泽更正,得色量也相应提高。
涂料印花中,用作配制印花色浆的粘合剂(反应性)或交联剂(自交),往往是弱酸性溶液,带有弱正电荷,常使乳液分散稳定性降低,而不利于印花。若加某些缓冲剂,如NH3·H2O-NH4Cl或NH3·H2O- (NH4)2SO4等,可使色浆的pH值稳定在7~8范围内,印花色浆的粘度和流变性也最理想,同时防止交联反应过早发生,提高色浆稳定性,减少塞网,保证印花顺利进行,对提高产品质量极为有利。
结束语:
利用缓冲溶液保持溶液酸碱度稳定作用,可有效控制染浴的pH值在所要求的范围内,即使溶液中带入了影响其酸(碱)度的各种因素或溶液适当变稀,缓冲溶液都能使溶液所需的pH值基本稳定,从而有利于印染加工,确保产品质量。
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缓冲溶液是能够抵御少量强酸或强碱的影响,而保持溶液PH值基本不变的溶液。大多数染料对染浴的pH值较敏感,染浴的pH值控制稍有不当,便会出现色浅、色差、色花等染疵,利用缓冲溶液对H+或OH-的作用,以控制溶液的pH值,从而使溶液的pH值基本稳定。此原理应用于印染行业中,可达到改进染整技术、提高产品质量、降低成本和增加效益的目的。为了使染液的pH值具有良好的稳定性,染浴中须适当配制有相应的缓冲溶液,实际生产中,根据需要选择弱酸及其盐作为酸的缓冲剂;弱碱及其盐作为碱的缓冲剂。
缓冲溶液在染色中的应用
影响染浴PH的因素
(1)织物前处理清洗不彻底,以致少量碱性或酸性物质带入染浴中。
(2)染色时,添加的非中性添加剂(如助剂等)使染浴的pH值受影响。
(3)染料本身的pH值过高或过低,若加入染浴中,会引起染浴的pH值变化。如分散染料福隆艳黄SE-6GFL的pH值为8.60;福隆大红S-3GFL的pH值为10.60。
(4)设备因素如锅炉在供汽时,出现负压,将其他容器内的碱性或酸性溶液倒吸入蒸汽管道中,在加热染浴时,将碱性或酸性物质带入染浴中。
分散染料染色
由于许多分散染料对染浴的pH值较敏感,在不同的pH值条件下染色,得到色泽差异较大,只有在弱酸性(pH=5±0.5)的染浴中染色,得到的色泽最浓艳纯正。为了使染浴的pH值在染色时始终保持良好的稳定性,可配制醋酸醋酸钠缓冲溶液。
羊毛弱酸性染料和活性染料染色
弱酸性染料或高温活性染料Lanasol染羊毛纤维时,必须严格控制染浴整个染色过程的pH值在弱酸性条件下(染浴的pH值是由染色深度和染色所用助剂决定)。因酸起促染作用,若酸性较强,染浴中染料很容易吸附在羊毛纤维表面,甚至在纤维表面超当量上染,染料分子发生聚集而染花。一般染色介质酸性越强,染料上染率越快,匀染性越差(特别温度80℃以上更为突出)。染色时若采用NH3·H2O- (NH4)2SO4或HAc-NaAc等混合缓冲剂来控制染浴的pH值,可使其保持在所需的范围内,从而使羊毛纤维能获得较高的吸尽率和匀染性(特别是中浅色)。
活性染料冷轧堆染色
活性染料冷轧堆染色采用缓冲混合碱作为固色碱,对提高染液稳定性及消除风印有极大的好处。
二氯均三嗪型染料较活泼,冷轧堆染色采用Na2CO3-NaHCO3作固色碱,染色织物布面的“发毛”与不匀等染疵较单独用Na2CO3碱剂有所改善,特别是染料用量超过30g/L情况及个别匀染性差和难染品种,采用Na2CO3-NaHCO3(比例2∶1)的固色碱可得到良好的匀染性,并提高染料的固色率。
此外,硫化染料中硫化黑在上染过程中,极易发生氧化,产生染斑。若加入Na2CO3NaHCO3(比例2.2%~4.2%)的混和碱来控制染浴pH值,可减少氧化速度,对减轻染斑有很好的效果。
缓冲溶液在印花中的应用
活性印花一步法的固色碱剂若采用碱性较高的Na2CO3(pH=12左右),当色浆与织物接触时,染料极易被活化,急剧提高染料对纤维的亲和力,而染料渗透扩散能力相应会降低,导致在纤维表面固着不匀;而采用NaHCO3作固色碱剂会影响染料的固色率。只有采用Na2CO3-NaHCO3混合碱作碱剂,印花色浆更稳定,汽蒸后织物色泽更正,得色量也相应提高。
涂料印花中,用作配制印花色浆的粘合剂(反应性)或交联剂(自交),往往是弱酸性溶液,带有弱正电荷,常使乳液分散稳定性降低,而不利于印花。若加某些缓冲剂,如NH3·H2O-NH4Cl或NH3·H2O- (NH4)2SO4等,可使色浆的pH值稳定在7~8范围内,印花色浆的粘度和流变性也最理想,同时防止交联反应过早发生,提高色浆稳定性,减少塞网,保证印花顺利进行,对提高产品质量极为有利。
结束语:
利用缓冲溶液保持溶液酸碱度稳定作用,可有效控制染浴的pH值在所要求的范围内,即使溶液中带入了影响其酸(碱)度的各种因素或溶液适当变稀,缓冲溶液都能使溶液所需的pH值基本稳定,从而有利于印染加工,确保产品质量。
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短期:贮存在pH=4的缓冲溶液中;
长期:贮存在pH=7的缓冲溶液中。