實驗九緩衝溶液

(1)

實驗操作

實驗九緩衝溶液

此講義僅供校內修課學生參考

(2)

藥盆清點 ^{-四組一盆}

(3)

實驗九基本概念實驗目的原理

1. 配製緩衝溶液：

醋酸（HOAc）及醋酸鈉（NaOAc）

2. 探討影響緩衝容量的因素：濃度、共軛酸鹼對比例

學習技能

酸鹼度測定計（pH meter）操作

(4)

• 定義：

當稀釋或加入少量酸或鹼時，

pH值不會發生大幅度變化者

• 組成：

(1)較高濃度之強酸 (2)較高濃度之強鹼

(3)或弱酸與其共軛鹼之混合溶液 (4)或弱鹼與其共軛酸之混合溶液

實驗九基本概念

緩衝溶液

(5)

實驗九基本概念緩衝溶液pH值

• 共軛酸鹼對之動態平衡：

加酸：

加鹼：

• Henderson-Hasselbalch equation：

(aq) (aq)

H

(aq)

A

HA 

^



^

[HA]

] ][A K

_a

[H







(aq) (aq)

(aq)

H HA

A

^



^



(aq) (aq) (aq) 2

(aq)

OH H O A

HA 

^

 

^

] [A

[HA]

] K

[H

^



^a _

⁾

] [A log( [HA]

logK ]

log[H

pH  

^

 

_a



_

[HA] ) ] log( [A

pK

pH

_a







(6)

實驗九基本概念緩衝容量

• 定義：

(1)緩衝溶液抗拒溶液pH值變化的能力 (2)使一公升緩衝溶液pH值變化一單位，

所需加入強酸或強鹼之當量數

• 緩衝容量大：

(1)緩衝溶液濃度高

(2)或共軛酸鹼對的比值[A^-]/[HA]=1

• 計算：

30(mL) 1000(mL/L) N(eq/L)

滴 ) (mL/

V 滴 /pH)

斜率 ( pH) 1

(meq/L

緩衝容量   

_滴

 

(7)

• 組成：

(1)複合電極（pH電極）

- 參考電極：通常為銀/氯化銀電極，

電位(potential)為定值 - 指示電極：通常為玻璃電極，

電位隨溶液[H

^＋

]而定 (2)溫度探測棒

(3)電位測量計（主機）：用以量測兩電極間的電位差

• 測量：

當兩電極浸於待測溶液中，酸鹼度測定計會將所量 測到的電位，直接轉換為pH讀值顯示出。

實驗九基本概念

酸鹼度測定計

(8)

• 量測電位與溶液pH值關係：

E _m ＝ K-2.3RT(pH) / nF E _m ＝ mT(pH) + K

定出儀器讀值的絕對值定出直線的斜率

25℃校正直線斜率為

59mV/pH

實驗九基本概念

酸鹼度測定計

(9)

$6000 / 1支

•手勿碰觸玻璃電極(小白孔)

•電極不用時，保持溼潤

reference electrode：參考電極 indicator electrode：指示電極

(10)

電源線

溫度探測棒

A.T.C POWER

GLASS

有方向性，接 上後請轉1/4圈

pH4 pH7

電線收好

2組共用一台-固定編號主機與電極

(11)

• 實驗流程

熱機、校正pH meter配製溶液依表9-1取量，測pH加入酸或鹼，測pH

50uL/drop

•[Power]熱機/[Hold]鎖住字幕

•電極套旋轉方式取下

•純水沖洗電極與測溫棒

•拭鏡紙輕輕擦拭乾淨

•測溫棒與pH電極

一起浸入標準液pH7.00

•旋轉Calib鈕至顯示7.00

•沖洗測溫棒與pH電極後一起浸入標準液pH4.00

•旋轉Slpoe鈕至顯示4.00

pH7 : Calib

pH4 : Slpoe

直接測，勿污染

實驗九步驟及注意事項

(12)

• 實驗流程

取1.00M HOAc

??X mL

取NaOAc‧3H

₂

O

??Y g 0.05M HOAc

250 mL (~pH3)

0.05M NaOAc‧3H

₂

O 250 mL(~pH8)

配製完成貼上標籤

(名濃系組日)

開始實驗 存放至W2

實驗九步驟及注意事項

(13)

• 實驗流程

•低速攪拌滴入酸或鹼

攪拌後關閉再測pH

•攪拌子勿撞擊到玻璃電極 2組共用1台機器、合作實驗、共 20 杯待測液

實驗九步驟及注意事項

HOAc NaOAc

(14)

1. 配製0.05M醋酸/醋酸鈉溶液

(1)貼標籤 (2)第一週存放至各組櫃子

(3)第二週標籤撕下、藥瓶洗淨、送至烘箱 2. 正確使用滴定管

(1)清洗(2)裝填試劑(3)刻度體積讀取 3. 正確使用pH meter

(1)電極保護套轉一轉純水沖一沖拭鏡紙擦一擦(輕柔) (2)pH 7及pH 4校正計算斜率值

(3)實驗完^，pH電極套上裝有3M KCl之電極保護套 4. 熟悉緩衝容量計算(第二週學習)

5. 歸還所有器材、藥品標籤撕下、藥瓶洗淨、送至烘箱

實驗九注意事項W1

(15)

想想看…你學會了嗎？

• 學會藥品溶液配製

• 學會pH meter正確操作使用

• 熟悉緩衝溶液作圖及求其斜率

• 熟悉緩衝容量計算

• 請培養團隊合作、溝通協調的能力

• 請學習運用知識、判斷實踐的能力

• 開始動手做實驗吧~~

(16)

作圖計算

實驗九緩衝溶液

此講義僅供校內修課學生參考

(17)

操作考試內容-酸鹼度測定計

^{(化學網站有影音檔)}

(18)

• 題型：複選(內含單選)、連連看、

問答題、計算題 [帶工程用計算機，不可用手機]

• 1. 碘鐘化學反應式、限量試劑、指示劑

• 2. 初期反應速率法之計算，求k、m、n

• 3. 積分作圖法之圖形判斷

• 4. 緩衝溶液基本概念、緩衝容量計算

• 5. pH meter 機器組件 pH meter 校正原理

pH meter 注意事項和維護方法

筆試內容

(19)

• Excel輸入數據以pH值為Y軸，滴數為X軸

作帶有平滑線及資料標記的XY散布圖

• (一)濃度與緩衝容量 1. a、b、c組溶液

(1) pH值變化圖形

(2) 五點作圖，加上趨勢線及公式，判斷斜率 (3) 計算緩衝容量

2. a、d、e、f組溶液 (1) pH值變化圖形

(2) 五點作圖，加上趨勢線及公式，判斷斜率 (3) 計算緩衝容量

• (二)[OAc

^-

]/[HOAc]比例與緩衝容量

3. a、g、h、i、j組溶液同上作圖與計算

數據處理-重點提示

(20)

(a) 0.05M醋酸/醋酸鈉 (b) 0.027M醋酸/醋酸鈉 1 M HCl

實測

pH值

修正

pH值

1 M HCl

實測

pH值

修正

pH值

5 drop/- 4.24 4.24 5 drop/- 4.22 4.22

4 drop/- 4.31 4.31 4 drop/- 4.29 4.29

3 drop/- 4.34 4.34 3 drop/- 4.32 4.32

2 drop/- 4.36 4.36 2 drop/- 4.39 4.39

1 drop/- 4.40 4.40 1 drop/- 4.46 4.46

0 drop/- 4.51 4.51 0 drop/- 4.53 4.53

1 M NaOH

實測

pH值

修正

pH值

1 M NaOH

實測

pH值

修正

pH值

0 drop/+

4.48

4.51 0 drop/+

4.55

4.53

1 drop/+ 4.50

4.53

1 drop/+ 4.61

4.59

2 drop/+ 4.54

4.57

2 drop/+ 4.68

4.66

3 drop/+ 4.56

4.59

3 drop/+ 4.73

4.71

4 drop/+ 4.66

4.69

4 drop/+ 4.79

4.77

5 drop/+ 4.68

4.71

5 drop/+ 4.85

4.83

以酸為基準

數據處理 ^{-輸入pH值紀錄}

(21)

• abc合併於一張圖比較

• adef及aghIj同理

• 結報需附上原始數據整理表格、各圖形

數據處理 ^{-pH值變化作圖比較}

3.50 3.75 4.00 4.25 4.50 4.75 5.00 5.25 5.50

-5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5

pH

值

HCl/NaOH滴數

abc組溶液pH變化圖形

(a)0.05M醋酸/醋酸鈉溶液 (b)0.027M醋酸/醋酸鈉溶液 (c)0.017M醋酸/醋酸鈉溶液

(22)

30(mL) 1000(mL/L) N(eq/L)

) (mL/

V /pH) 1 (

pH)

(meq/L   滴  滴  

緩衝容量斜率

_滴

平均每滴體積

0.05 mL

加酸或鹼的 當量濃度 1N

•取五點作圖

•加上趨勢線

•顯示公式判斷斜率

(a) ^𝟏

𝟎.𝟎𝟓𝟓

× 𝟎. 𝟎𝟓 × 𝟏 ×

^{𝟏𝟎𝟎𝟎}

𝟑𝟎

= 𝟑𝟎. 𝟑𝟎 𝒎𝒆𝒒/𝑳 ∙ 𝒑𝑯

數據處理 ^{-緩衝容量作圖及計算}

(a) y = 0.055x + 4.474

R² = 0.9418

(b) y = 0.067x + 4.526

R² = 0.9993

(C) y = 0.103x + 4.49

R² = 0.9878

4.25 4.30 4.35 4.40 4.45 4.50 4.55 4.60 4.65 4.70 4.75

-3 -2 -1 0 1 2 3

pH

值

HCl/NaOH滴數

abc組溶液緩衝容量-五點作圖 (a)0.05M醋酸/醋酸鈉溶液 (b)0.027M醋酸/醋酸鈉溶液 (c)0.017M醋酸/醋酸鈉溶液線性((a)0.05M醋酸/醋酸鈉溶液) 線性((b)0.027M醋酸/醋酸鈉溶液) 線性((c)0.017M醋酸/醋酸鈉溶液)

(23)

1. 0.05M醋酸/醋酸鈉溶液

第二週標籤撕下、藥瓶洗淨、送至烘箱

2. 正確使用滴定管(1)清洗(2)裝填試劑(3)刻度體積讀取 3. 正確使用pH meter

(1)電極保護套轉一轉純水沖一沖拭鏡紙擦一擦(輕柔) (2)pH 7及pH 4校正計算斜率值

(3)實驗完，pH電極套上裝有3M KCl之電極保護套 4. 熟悉緩衝容量計算(第二週學習)

實驗九 緩衝溶液

實驗操作

實驗九 緩衝溶液

藥盆清點 -四組一盆

實驗九基本概念 實驗目的原理

1. 配製緩衝溶液：

醋酸（HOAc）及醋酸鈉（NaOAc）

2. 探討影響緩衝容量的因素：濃度、共軛酸鹼對比例

學習技能

酸鹼度測定計（pH meter）操作

• 定義：

• 組成：

實驗九基本概念

緩衝溶液

實驗九基本概念 緩衝溶液pH值

• 共軛酸鹼對之動態平衡：

加酸：

加鹼：

• Henderson-Hasselbalch equation：

H

A

HA 



[HA]

] ][A K

[H



H HA

A





OH H O A

HA 

 

] [A

[HA]

] K

[H



)

] [A log( [HA]

logK ]

log[H

pH  

 



[HA] ) ] log( [A

pK

pH





實驗九基本概念 緩衝容量

• 定義：

• 緩衝容量大：

• 計算：

30(mL) 1000(mL/L) N(eq/L)

滴 ) (mL/

V 滴 /pH)

斜率 ( pH) 1

(meq/L

緩衝容量   

 

• 組成：

＋

• 測量：

實驗九基本概念

酸鹼度測定計

• 量測電位與溶液pH值關係：

E m ＝ K-2.3RT(pH) / nF E m ＝ mT(pH) + K

59mV/pH

實驗九基本概念

酸鹼度測定計

A.T.C POWER

GLASS

pH4 pH7

2組共用一台-固定編號主機與電極

• 實驗流程

50uL/drop

pH7 : Calib

實驗九步驟及注意事項

實驗九緩衝溶液

實驗九緩衝溶液

藥盆清點 ^{-四組一盆}

實驗九基本概念實驗目的原理

實驗九基本概念緩衝溶液pH值

⁾

實驗九基本概念緩衝容量

^＋

E _m ＝ K-2.3RT(pH) / nF E _m ＝ mT(pH) + K

₂

₂

實驗九緩衝溶液

^-

數據處理 ^{-輸入pH值紀錄}

數據處理 ^{-pH值變化作圖比較}

緩衝容量斜率

數據處理 ^{-緩衝容量作圖及計算}