化學原理啟迪192
1. 因為緩衝溶液的pH值是7左右，所以通常也要考慮水提供的質子對溶液[H+]的重要性。
2. 在一個含有弱酸HA和它的鹽類NaA的緩衝溶液中，主要的平衡方程式有
HA(aq) ←→ H+(aq) + A－(aq)
和 H2O(l) ←→H+(aq) + OH－(aq)
3. 這個溶液的電荷平衡關係是
[Na+]+[H+]＝[A－]+ [OH－]
在這裡我們必須把鹽類的Na+涵蓋在溶液中。
4. 基於A的份量是有限的，而得到的物質平衡方程式是
[A－]0+[HA]0=[HA]+[A－]
[A－]0：來自於NaA
[HA]0：來自於HA的濃度
[A－]0＝[Na＋]，因為所有的Na+離子來自於添加的鹽類（NaA）
5. 再加上 [OH－]＝Kw／[H＋]，所以我們可以重寫電荷平衡方程式
[Na+]+[H+]＝[A－]+ [OH－]
變成
[A－]0 + [HA]0 = [HA] +（Kw／[H＋]）
6. 現在我們可以解開[A－]
[A－] ＝[A－]0+[H+]－（Kw／[H＋]）
＝[A－]0+﹛([H+]2－Kw)／[H＋]﹜
7. 從物質平衡方程式
[A－]0 + [HA]0 = [HA] + [A－]
我們可以解開[HA]
[HA] = [A－]0 + [HA]0－[A－]
8. 用之前解開的[A－]方程式來取代[A－]，我們得到
[HA] = [A－]0 + [HA]0－[A－]0－﹛([H+]2－Kw)／[H＋]﹜
＝[HA]0－﹛([H+]2－Kw)／[H＋]﹜
9. 接下來我們把上面獲得的[A－]和[HA]方程式代入Ka方程式
特別留意，當反應前A－的濃度等於零 [A－] 0＝0，代表這個溶液沒有添加鹽類，要用弱酸HA溶解於水中的方程式。
10. 【例題】有一個緩衝溶液含有3.0×10－4M HOCl（Ka＝3.5×10－8）和1.0×10－4M NaOCl，計算它的pH值。
11. 【解題】這個緩衝溶液含有弱酸HOCl和鹽類NaOCl。
12. 首先，用一般的程序解開這個問題：
Ka＝[H+][OCl－]／[HOCl]＝3.5×10－8
13. 如果我們設定x＝[H+]，那麼
[OCl－]＝1.0×10－4 + x
[HOCl]＝3.0×10－4 － x
14. 然後依據酸的平衡方程式，可以寫成
3.5×10－8＝[H+][OCl－]／[HOCl] ＝(x)(1.0×10－4 +x)／(3.0×10－4 －x)
15. 假設x與1.0×10－4相比非常小，我們可以簡化方程式為
3.5×10－8≒(x)(1.0×10－4)／(3.0×10－4 )
[H+]＝x＝(1.05×10－11) ／(1.0×10－4) ＝1.05×10－7M＝1.1×10－7M
16. 特別留意用這個方法得到的[H+]非常接近1.0×10－7M。因為計算出來[H+]太接近1.0×10－7M，我們是不是必須要考慮水對pH值的影響？
17. 為了回答這個問題，我們將用上半段推演出來的完全反應方程式，這個方程式考慮到水對pH值的貢獻。這個方程式是
在這裡
[OCl－] 0＝1.0×10－4M
[HOCl]0 ＝3.0×10－4M
18. 我們預期最後[H+]會非常接近1.0×10－7，所以以下這個方程式
([H+]2－1.0×10－14)／[H+]
數值會非常小，因為[H+]2將非常接近1.0×10－14。
19. 所以我們會假定
[OCl－] 0＝1.0×10－4M＞＞＞([H+]2－1.0×10－14)／[H+]
並且 [HOCl]0 ＝3.0×10－4M＞＞＞([H+]2－1.0×10－14)／[H+]
20. 方程式就變為
3.5×10－8＝[H+][ OCl－] 0／[HOCl]0＝[H+](1.0×10－4)／(3.0×10－4)
並且得到 [H+]＝1.05×10－7M＝1.1×10－7M 跟我們原先的計算結果一樣。
21. 我們再次檢查之前省略的部分是否合理
([H+]2－1.0×10－14)／[H+]
＝｛(1.05×10－7)2－1.0×10－14｝／1.05×10－7
＝9.8×10－9
這個數值跟1.0×10－4和3.0×10－4相比，顯然可以忽略。
22. 在這個例子中，水的影響力可以不用列入考慮。特別留意，只有在緩衝物質非常稀釋，使用嚴密的公式才會得到與一般的計算程序不同的答案（濃度等於或低於1.0×10－6M）。HA和A－濃度正常的緩衝液只要採用一般程序計算就夠了。不過，嚴密的公式能夠提供正確的答案，能夠確認在一般方法下求出的近似值是否精確。
n 翻譯編寫Steven S. Zumdahl 《Chemical Principles》
徐弘毅：
1. 我們為什麼要製造緩衝液？製造緩衝液的目的是什麼？某一種強酸或強鹼的化學物質需要跟「緩衝液」結合，使它的酸鹼值變成比較中性；在化學變化過程中，緩衝液裡面的緩衝物質以及「水」對化學作用的酸鹼值有影響性。
2. 為什麼水提供的少量「質子」會對酸性有影響性？1.比較中性的緩衝溶液，裡面的緩衝物質提供的質子酸數量很少，相較之下，水提供的質子酸數量比例就變得比較大；2.緩衝物質和水會互相競爭提供質子的能力。
3. 緩衝作用基本上包含三方勢力：一、需要被調節的強酸或強鹼物質。二、緩衝物質，也就是弱酸與它的鹽類，或弱鹼與它的鹽類。三、水。
4. 需要被緩衝的物質一加入緩衝液之後，很快地就會被緩衝溶液操控成想要的酸鹼度，因此，研究清楚緩衝物質與水的關係，是十分重要的準備工作。這就好像在在赤壁大戰之前，必須先考慮諸葛亮與周瑜如何合作的問題。
5. 要製造緩衝液，必須要瞭解緩衝液的性質，我們有四個角度可以分析。緩衝溶液的酸鹼變化是依據它的自然特質而來，到底有哪些自然的特質呢？以弱酸HA緩衝溶液為例說明：
一、 弱酸會在碰撞中解離出質子與負離子，弱酸的解離平衡方程式：
HA(aq)←→H+(aq) + A－(aq)
二、 水會在碰撞中解離出質子與氫氧根離子，水的解離平衡方程式：
H2O(l) ←→H+(aq) + OH－(aq)
三、 緩衝溶液是電中性的，依據電荷平衡理論，鹽類、酸、水解離出來的正離子會等於負離子：
[Na+]+[H+]＝[A－]+[OH－]
四、 緩衝溶液中不論有多少化學變化，只要沒有額外添加或減少任何物質，反應前後物質的質量應該是一樣的。所以反應前「負離子A－」和「酸分子HA」的濃度總和，應該跟反應後的「負離子A－」和「酸分子HA」濃度總和是一樣的，只是分分合合的比例不同：
[A－]0+[HA]0＝[HA] +[A－]
6. 要確定緩衝液有沒有效果，必須計算它的酸鹼值，所以要利用酸的平衡常數，來求質子的濃度。
7. 酸的平衡常數由三個因素組成：1.酸分子的濃度[HA]、2.質子濃度[H+]、3.負離子濃度[A－]。用緩衝液的四個天然特性，重新定義這三種物質濃度，就得到精密嚴謹的酸的平衡常數公式，透過公式即可計算出質子濃度[H+]、緩衝液的pH值。
8. 為什麼要計算緩衝液的pH值？知道緩衝液的pH值，就可以準確預估少量的強酸或強鹼被放進緩衝溶液後，pH值大約會是多少，也就是預知緩衝的結果。
9. 一個國家如果「行政、立法、司法」三權都由一個政黨控制，那就是獨裁政治，一黨獨大這絕對會造成軍公教人員貪腐、沒有行政效率、刑求逼供、踐踏百姓的人權，這是鐵律。
10. 要避免獨裁政治，就需要反對黨與充分自由的新聞媒體，它們就是政治權貴的「緩衝液」，逼使政治結構形成行政、立法、司法三權分立，相互制衡。新聞媒體主要的工作是反映弱勢者的民意，結合社會的力量來對抗權貴階級；反對黨的作用就是揭發一切軍公教貪腐、無能等種種行政疏失。
11. 只有「政治緩衝液」充分發揮功能的時候，才能夠逼迫權貴階級負責任、講信用、維護社會的公平與正義。緩衝液包含緩衝物質與水，同樣地，政治緩衝液包含有道德感、有學術高度的反對黨，以及充分反應民意的新聞媒體。
12. 要製造緩衝液，必須要瞭解緩衝液的性質，我們有四個角度可以分析：酸的解離平衡、水的解離平衡、電荷平衡和反應前後質量守恆。
13. 政治緩衝液，能不能正常運作，也包含四點：一、國民的平均知識水準有沒有不斷地提升。二、反對黨與學術界有沒有充分地合作與競爭。三、新聞媒體之間能不能彼此相互競爭監督？四、各領域的學者有沒有與世界各領域的大師結為知己？以上四點缺少一點，就會造成社會思想鎖國，執政黨擺爛、敷衍了事、GMP失效失信……。
14. 要確定緩衝液有沒有效果，必須計算它的酸鹼值，所以要利用酸的平衡常數。政治緩衝液有沒有效果？那就看1.執政黨有沒有確實讓行政效率通過國際ISO認證？2.政府所有的法令是不是都能夠符合「世界人權宣言」？3.能不能不斷地培養出世界級的台灣之光？4.台灣的自然生態保護、永續經營的能力，是不是世界第一？
15. 目前來看，台灣的反對黨以及新聞媒體是不及格的，所以它造成執政黨的執政能力不及格。執政黨無能最主要的原因就是，反對黨沒有知識水準，新聞媒體沒有獨立思考能力並且不能充分為社會弱勢伸張正義。
16. 計算緩衝液的pH值，就可以預知緩衝的結果。社會大眾一定要瞭解一個因果關係，執政黨會昏庸無能，一定是因為反對黨弱智無知，加上媒體主管沒有知識程度；反對黨功能效率不彰，一定是因為執政黨握有大筆的「不正義黨產」，造成政黨競爭不公平，並且花錢收買新聞媒體。從全世界所有的國家來看，這就是鐵律。
17. 執政黨官員如果無知，政黨間就不可能理性辯論；反對黨如果無知，政黨間也不可能理性辯論；新聞媒體主管如果無知，政黨間也不可能理性辯論。只有百姓、執政黨、反對黨、新聞媒體四方同時都擁有高知識程度，社會才有可能理性辯論，創造有效率的公民社會。知識就是力量。
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