謝達春

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緩沖溶液配制與性質(zhì)實驗的優(yōu)化

謝達春

本文針對大學(xué)無機化學(xué)實驗中緩沖溶液的配制與性質(zhì)部分設(shè)計因素水平少，實驗人為誤差大等主要問題，以增設(shè)緩沖溶液濃度梯度、緩沖比、酸堿影響因素水平、改用精密pH計測量數(shù)據(jù)的方法，對該實驗的優(yōu)化進行了探討。

]無機化學(xué)實驗；緩沖溶液；優(yōu)化

無機化學(xué)課程是藥學(xué)院面向廣大藥學(xué)、中藥學(xué)方向同學(xué)開設(shè)的一門基礎(chǔ)課程，其中緩沖溶液的配制和性質(zhì)是無機化學(xué)知識體系中的重要部分，它不僅包含了對強弱電解質(zhì)、電離平衡理論的深入理解，還緊密地聯(lián)系到藥物生產(chǎn)和制劑工藝等諸多領(lǐng)域。對于廣大藥學(xué)方向的同學(xué)來講，它無疑是理論聯(lián)系實際的重要章節(jié)。

1 目前的現(xiàn)狀

無機化學(xué)實驗中緩沖溶液的配制和性質(zhì)部分，通常設(shè)計是對比純水和醋酸-醋酸鈉緩沖溶液在加入少量酸、堿和適量稀釋情況下pH值的改變，從而說明緩沖溶液的緩沖效果。其中有如下不足：

①原實驗設(shè)計的緩沖溶液只有一種濃度和緩沖比，實驗結(jié)果不能體現(xiàn)不同總濃度以及不同配比的緩沖溶液之間緩沖效果的差異，即無法說明什么樣的緩沖溶液才是最好的；

②原實驗設(shè)計外加酸、堿的因素水平只有一個，使得學(xué)生只能定性的驗證緩沖效果，無法真正掌握緩沖效果的動態(tài)變化規(guī)律；效果如圖1所示。

③原實驗設(shè)計使用pH試紙，通過對比試紙顏色與標(biāo)準(zhǔn)比色卡來確定當(dāng)下溶液的酸堿情況，其中存在較大的人為誤差，結(jié)果難以準(zhǔn)備反映真實情況。

圖1 原實驗流程效果示意圖

2 實驗的優(yōu)化

本文針對無機實驗?zāi)壳暗默F(xiàn)狀，進行了如下優(yōu)化：增設(shè)一個緩沖溶液總濃度梯度，增設(shè)兩種緩沖比的緩沖溶液，增設(shè)六個外加酸堿影響因素水平，更新pH值測量方法，更新實驗結(jié)果分析評價內(nèi)容。

2.1 在原單一濃度的基礎(chǔ)上增設(shè)至兩個緩沖溶液總濃度梯度（0.2 mol．L-1與1.0 mol．L-1）[1]，使兩梯度在外加酸堿時，pH變化幅度產(chǎn)生顯著性差異，具體如圖2所示。

圖2 pH值變化幅度與緩沖溶液總濃度的關(guān)系

2.2 在原單一緩沖比的基礎(chǔ)上增設(shè)至三種緩沖比的緩沖溶液（緩沖比分別為10:1、1:1和1:10）[2]，使三個不同配比的緩沖溶液在外加等量酸堿時pH變化幅度產(chǎn)生顯著性差異，結(jié)果如圖3所示。

2.3 在原酸性、堿性與中性等三個外加試劑影響因素的基礎(chǔ)上增設(shè)至八個外加酸堿影響因素水平，合理分布八因素水平，使以外加酸堿量為橫坐標(biāo)，所得pH值為縱坐標(biāo)的直角坐標(biāo)系中，八因素水平對應(yīng)的點，能夠較好的擬合為一條真實完整的pH值變化曲線圖，結(jié)果如圖3所示。

圖3 pH值變化幅度與緩沖比的關(guān)系

2.4 與原實驗所用pH試紙相比，更新pH值測量方法，使用精密pH計（上海雷馳PHS-4C+型精密pH計，測量誤差±0.01個單位）替代傳統(tǒng)pH試紙以提高測量的準(zhǔn)確度和精密度。

2.5 更新實驗結(jié)果分析評價，使用坐標(biāo)紙將加入酸堿量和pH值描點作圖，從而得到pH值隨外加酸堿量的變化規(guī)律曲線，從曲線的斜率變化和總體走勢分析并掌握緩沖溶液的基本性質(zhì)。

綜上所述，筆者對原實驗方案進行了相應(yīng)優(yōu)化，使用精密pH計動態(tài)測定不同濃度和不同緩沖比的緩沖溶液隨外加酸堿量增加而呈現(xiàn)的pH值變化，并將實驗測量結(jié)果作圖從而得到其pH變化規(guī)律的曲線，使學(xué)生對于緩沖溶液的性質(zhì)有較全面而形象的認(rèn)識。較之原實驗，本次優(yōu)化在實驗儀器的先進性，測量結(jié)果的準(zhǔn)確性、精密性上都有一定提高，但是實驗依然存在諸多不足，希望在今后的教學(xué)實踐中與各位師生共同探討。

[1] 周群華,張予新.緩沖溶液實驗[J].科技文匯,2011(2):115.

[2] 羅恩平.緩沖溶液性質(zhì)演示實驗方案的探討[J].化學(xué)工程與裝備,2012(12):241.

（責(zé)任編輯：陳思敏）

[文獻標(biāo)識碼]A

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

成都中醫(yī)藥大學(xué)實驗技術(shù)項目

成都中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院實驗中心 中藥材標(biāo)準(zhǔn)化教育部重點實驗室 中藥資源系統(tǒng)研究與開發(fā)利用省部共建國家重點實驗室培育基地，四川 成都611137

謝達春（1984 - ）男，碩士，助理實驗師，主要從事本科無機化學(xué)理論與實驗教學(xué)工作

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2013-10-28