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怎样证明弱酸弱碱盐的ph与盐浓度无关,仅与组成该盐的弱酸和弱碱的电离平衡常数有关? 第1页

  

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好像其他几位朋友都认为这句话是不对的。但是实际上,根据我用公式的推导结果发现,在很大程度上这个结论是正确的。话不多说,开始推导公式。

  1. 假设体系

假设有弱酸弱碱盐[HA][B],比如说醋酸铵 (这时 是HA, 是B)或者碳酸氢钠 (这时 同时作为HA和B)。

其中,HA的解离平衡常数为

B的水解平衡常数为

2. 公式推导过程

首先,根据质子平衡为

……(1)

物料平衡有

……(2)

我们再将各个平衡常数带入(1),则有 (另外注意 )

整理后得到

……(3)

下面我们要开始使用另一个很重要的工具——近似。另外,根据近似的过程,我们也可以得知公式的适用范围。

3. 公式近似过程

3.1 首先,当 和 浓度都不太低时, , (实际上,这个要求很容易达到,因为 太小了)

这时候, ……(4)

又根据(1)和(2),我们可以得到

……(5)

(在此我解释一下为什么通过(1)和(2)来得到(5)而不直接从电荷守恒推出:因为HA+不一定就是带一个正电的,比如说对于)

3.2 当 , , , 时 (只要该弱酸和弱碱旗鼓相当,则溶液为近中性,那么将很容易达到)

那么就有

那么(4)化简为 ……(6)

根据3.1和3.2的近乎可知,使用范围为:盐的浓度较高;弱酸和弱碱的强度不能差太远,使得 和 的浓度皆远小于 和

由此式(6)明显可以看出,弱酸弱碱盐的pH与盐浓度无关,而只与组成该盐的弱酸和弱碱的电离平衡常数有关。


参考文献:

武汉大学主编 《分析化学》(第五版)




  

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