水的解决方案

由于水溶液在实验室和动植物生理学中具有特别重要的意义，因此将它们分开考虑是合适的。的离子的产品的水，K_w= [H_3.O⁺][哦⁻]，取值为1.0 × 10⁻¹⁴摩尔²升⁻²在25°C，但它是强烈的温度依赖性，成为1.0 × 10⁻¹⁵在0°C和7 × 10⁻¹³在100°C。原则上的值K_w可以通过测量非常纯水的电导来确定，其中[H_3.O⁺= [oh]⁻= 10⁻⁷在25°C，但实际上是派生的从其他测量，例如，测量盐的水解程度。

对于一个不收费的酸，在本例中为醋酸，解离常数由以下表达式给出:

方程。

为醋酸，K_一个值是1.76 × 10吗⁻⁵25°C。解离常数可以用酸的解离度来表示。这个量，用希腊字母α， α表示，等于以游离形式出现的酸的比例——在这种情况下是CH离子_3.有限公司₂⁻和H_3.O⁺．如果酸的初始浓度为c的浓度离子它们都等于α吗c，或[H]_3.O⁺= [ch]_3.有限公司₂⁻αc，未解离酸的浓度为c(1−α)，或[CH_3.有限公司₂H] =c(1−α)。

将这些表达式代入方程，得到离解常数给了

方程。．

从这个方程可以推断，解离度(α)随浓度的降低而增加(c)．对于小的解离度(α < < 1)，方程变成

方程。；

然而，在足够低的浓度下(c< < 1)， α趋于统一(α→1)。

讨论到底类似的这适用于许多其他的酸碱平衡，例如(1)解离氨在水中，(2)铵盐水解，(3)醋酸盐水解。

方程。

反应(1) α为氨的解离度，解离常数为K_b，基本解离常数。作为回应(2)，即铵的水解反应盐(例如氯化铵)，α被称为水解度和K水解常数。然而，就酸碱的一般定义而言，K也可以称为酸碱对的酸度常数NH₄⁺nh_3.，这是一种更合理的描述过程的方式。最后，反应(3.)表示醋酸盐(例如醋酸钠)的水解;由此产生的平衡常数称为水解常数，可以看出等于K_w/K_一个,在那里K_w离子是水和的产物吗K_一个酸碱对CH的酸度常数_3.有限公司₂H-CH_3.有限公司₂⁻(即醋酸的解离常数)。调查平衡这样，实际上就是确定值的方法之一K_w（见上图)．

到目前为止所考虑的平衡是在酸碱对的一个组分与离子(如Na)溶解在水中时产生的⁺或氯⁻，具有可忽略的酸碱性质。这样做的直接后果是，这两个新物种产生了(例如，方程式右边的那些物种[1 - 3]以上)具有相同的浓度(αc)，从而得到先前给出的方程方程。是适用的。

通过有意改变酸和酸的比例，可以得到一种更普遍有用的溶液基地现在,这样的解称为a缓冲解决方案，通俗点说，就是缓冲．一个缓冲含有不同浓度的乙酸和醋酸离子的溶液，例如，可以通过将乙酸和醋酸钠溶液部分中和乙酸溶液来制备氢氧化钠或者在醋酸钠溶液中加入少于一等量的强酸。类似地，基于对NH的缓冲区₄⁺nh_3.可以通过将氨溶液和铵盐混合，用强酸部分中和氨溶液，或向铵盐溶液中加入少于一等量的氢氧化钠来制备。氢离子当然，缓冲溶液中的浓度仍然由通常的方程给出，它可以方便地写成方程。

自氢离子浓度通常小于单位，覆盖范围极广，通常用实际浓度的负对数代替比较方便，这个数字通常只在1-13范围内变化。这个数字被称为pH值，其定义用方程pH =−log表示₁₀[H_3.O⁺］．例如，在纯水中[H_3.O⁺= 1 × 10⁻⁷，得到pH = 7.0。同样的术语也适用于碱性解决方案;因此，在0.1摩尔氢氧化钠[OH⁻] = 0.1， [h ._3.O⁺] =K_w/(哦⁻= 1 × 10⁻¹⁴/0.1 = 10⁻¹³， pH = 13.0。

将pH值概念应用于缓冲溶液，得到以下公式: 方程。被称为缓冲比，可以从溶液制备的方式来计算。根据这个方程，缓冲溶液的pH值只取决于pK_一个对酸和缓冲液的比例。最特别的是，它不依赖于A和b的实际浓度，因此，缓冲溶液的pH值几乎不受溶液稀释的影响。它也不敏感的添加酸或碱如果添加的量比[A]和[B]都要小得多。如果[A]或[B]变得太小，这种所谓的缓冲作用就会受损;因此，缓冲比不能偏离统一太远，一个给定酸碱体系的有效缓冲范围大致从pH =开始pK_一个+ 1到pH =pK_一个−1，对应0.1 ~ 10的缓冲比。

图1为pH值与作文用于一些常用的缓冲系统。有效的缓冲作用局限于每条曲线的中心，陡峭的部分，pH值对成分最不敏感。图1表明一种酸含有几个酸性氢，如磷酸，可用于制备几种不同pH范围的缓冲溶液。缓冲作用在控制许多生物液体的pH值方面起着重要作用;例如，血液的pH值由碳酸-碳酸氢盐体系控制在7.4左右图1．缓冲区广泛用于化学或生物实验中pH值的控制。对于后者，系统H₂阿宝₄⁻hpo₄²⁻特别有用，在生理pH值6-8范围内有效。

同样的原理也可用于定量处理含有较多酸碱对的体系;例如，在醋酸铵水溶液中，必须考虑下列酸碱对₄⁺nh_3., CH_3.有限公司₂H-CH_3.有限公司₂⁻H_3.地₂O和H₂,噢⁻．在许多工业或自然界中重要的解决方案中，情况要复杂得多，但总是有可能做出一个完整的解决方案预测用酸度常数来表示系统的状态K_一个每个酸碱对(当然，前提是除了质子转移不干涉)。