缓冲溶液配制与性质实验的优化

谢达春

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缓冲溶液配制与性质实验的优化

谢达春

本文针对大学无机化学实验中缓冲溶液的配制与性质部分设计因素水平少，实验人为误差大等主要问题，以增设缓冲溶液浓度梯度、缓冲比、酸碱影响因素水平、改用精密pH计测量数据的方法，对该实验的优化进行了探讨。

]无机化学实验；缓冲溶液；优化

无机化学课程是药学院面向广大药学、中药学方向同学开设的一门基础课程，其中缓冲溶液的配制和性质是无机化学知识体系中的重要部分，它不仅包含了对强弱电解质、电离平衡理论的深入理解，还紧密地联系到药物生产和制剂工艺等诸多领域。对于广大药学方向的同学来讲，它无疑是理论联系实际的重要章节。

1 目前的现状

无机化学实验中缓冲溶液的配制和性质部分，通常设计是对比纯水和醋酸-醋酸钠缓冲溶液在加入少量酸、碱和适量稀释情况下pH值的改变，从而说明缓冲溶液的缓冲效果。其中有如下不足：

①原实验设计的缓冲溶液只有一种浓度和缓冲比，实验结果不能体现不同总浓度以及不同配比的缓冲溶液之间缓冲效果的差异，即无法说明什么样的缓冲溶液才是最好的；

②原实验设计外加酸、碱的因素水平只有一个，使得学生只能定性的验证缓冲效果，无法真正掌握缓冲效果的动态变化规律；效果如图1所示。

③原实验设计使用pH试纸，通过对比试纸颜色与标准比色卡来确定当下溶液的酸碱情况，其中存在较大的人为误差，结果难以准备反映真实情况。

图1 原实验流程效果示意图

2 实验的优化

本文针对无机实验目前的现状，进行了如下优化：增设一个缓冲溶液总浓度梯度，增设两种缓冲比的缓冲溶液，增设六个外加酸碱影响因素水平，更新pH值测量方法，更新实验结果分析评价内容。

2.1 在原单一浓度的基础上增设至两个缓冲溶液总浓度梯度（0.2 mol．L-1与1.0 mol．L-1）[1]，使两梯度在外加酸碱时，pH变化幅度产生显著性差异，具体如图2所示。

图2 pH值变化幅度与缓冲溶液总浓度的关系

2.2 在原单一缓冲比的基础上增设至三种缓冲比的缓冲溶液（缓冲比分别为10:1、1:1和1:10）[2]，使三个不同配比的缓冲溶液在外加等量酸碱时pH变化幅度产生显著性差异，结果如图3所示。

2.3 在原酸性、碱性与中性等三个外加试剂影响因素的基础上增设至八个外加酸碱影响因素水平，合理分布八因素水平，使以外加酸碱量为横坐标，所得pH值为纵坐标的直角坐标系中，八因素水平对应的点，能够较好的拟合为一条真实完整的pH值变化曲线图，结果如图3所示。

图3 pH值变化幅度与缓冲比的关系

2.4 与原实验所用pH试纸相比，更新pH值测量方法，使用精密pH计（上海雷驰PHS-4C+型精密pH计，测量误差±0.01个单位）替代传统pH试纸以提高测量的准确度和精密度。

2.5 更新实验结果分析评价，使用坐标纸将加入酸碱量和pH值描点作图，从而得到pH值随外加酸碱量的变化规律曲线，从曲线的斜率变化和总体走势分析并掌握缓冲溶液的基本性质。

综上所述，笔者对原实验方案进行了相应优化，使用精密pH计动态测定不同浓度和不同缓冲比的缓冲溶液随外加酸碱量增加而呈现的pH值变化，并将实验测量结果作图从而得到其pH变化规律的曲线，使学生对于缓冲溶液的性质有较全面而形象的认识。较之原实验，本次优化在实验仪器的先进性，测量结果的准确性、精密性上都有一定提高，但是实验依然存在诸多不足，希望在今后的教学实践中与各位师生共同探讨。

[1] 周群华,张予新.缓冲溶液实验[J].科技文汇,2011(2):115.

[2] 罗恩平.缓冲溶液性质演示实验方案的探讨[J].化学工程与装备,2012(12):241.

（责任编辑：陈思敏）

[文献标识码]A

1674-926X(2014)02-029-02

成都中医药大学实验技术项目

成都中医药大学药学院实验中心 中药材标准化教育部重点实验室 中药资源系统研究与开发利用省部共建国家重点实验室培育基地，四川 成都611137

谢达春（1984 - ）男，硕士，助理实验师，主要从事本科无机化学理论与实验教学工作

Email:d.ch.spring@163.com

2013-10-28