第四章 缓冲溶液(大纲).doc

第四章 缓冲溶液1 基本要求 TOP1.1 掌握缓冲溶液的概念、组成和作用机制；影响缓冲溶液pH的因素、Henderson-Hasselbalch方程式及应用；缓冲容量的概念、影响因素及有关计算。1.2 熟悉缓冲溶液的配制原则、方法和步骤；血液中的主要缓冲系及其在稳定血液pH过程中的作用。1.3 了解 医学上常用的缓冲溶液的配方和标准缓冲溶液的组成。2 重点难点 TOP2.1 重点缓冲溶液的概念、组成和缓冲作用的机理；影响缓冲溶液pH的因素及缓冲溶液pH的计算；缓冲溶液的配制原则、方法和步骤；缓冲容量的概念及缓冲容量的有关计算。2.2 难点缓冲容量的概念及缓冲容量的有关计算。3 讲授学时 TOP建议4学时4 内容提要 TOP 第一节 第二节 第三节 第四节 第五节4.1 第一节 缓冲溶液及缓冲机制4.1.1 缓冲溶液及其作用机制能够抵抗外来少量强酸、强碱，或在一定范围内稀释时，保持溶液pH基本不变的溶液称为缓冲溶液。其对溶液pH的稳定作用称为缓冲作用。以足量HAc和Ac-组成的缓冲溶液为例，缓冲溶液中存在同离子效应：HAc(aq)+H2O(l) H3O+(aq) + Ac-(aq)加入少量强碱（OH-）时，其接受H3O +传递的质子，使平衡右移，溶液中大量存在的HAc解离以补充被OH-消耗掉的H3O+，从而保持pH基本不变。加入少量强酸（H3O +）时，大量存在的Ac-接受其传递的质子生成HAc， 使平衡左移，因而H3O+无明显增加，保持pH基本不变。4.1.2 缓冲溶液的组成缓冲溶液一般由足够浓度、一定比例的共轭酸碱对组成。组成共轭酸碱对的两种物质称为缓冲系或缓冲对，其中共轭酸起到抗碱作用，称为抗碱成分；共轭碱起到抗酸作用，称为抗酸成分。4.2 第二节 缓冲溶液的pH TOP4.2.1 缓冲溶液pH的近似计算公式（一）基本公式Henderson-Hasselbalch方程式在HB-B-组成的缓冲溶液中，HB和B-之间存在如下质子转移平衡HB(aq) + H2O(l) H3O+(aq) + B- (aq) 由平衡可得 H3O+Ka (4.1)pHpKa + lgpKa + lg (4.2)此式即计算缓冲溶液pH的HendersonHasselbalch方程式。 B-与HB的比值称为缓冲比，B-与HB之和为缓冲溶液的总浓度。（二）应用公式1. 因同离子效应，c(B-) B-，c(HB) HBpHpKa + lgpKa + lg (4.3)2因c(B-) = n(B-) / V，c(HB) = n(HB)/V，代入上式得pHpKa+lgpKa+lg (4.4)3若使用同浓度的HB和B-配制缓冲溶液，即c(B-,初始) = c(HB,初始)，因n(B-) = c(B-,初始) V(B-)，n(HB) = c(HB,初始) V(HB)，则pHpKa+lgpKa+lg (4.5)（三）缓冲溶液计算公式的意义1缓冲溶液的pH主要取决于Ka。温度对Ka有影响。2缓冲溶液的pH还取决于缓冲比c(B-) / c(HB)。3当缓冲溶液稀释时，c(B-) / c(HB)比值基本不变，pH基本不变。4该公式只适用于缓冲溶液pH的近似计算。4.3 第三节 缓冲容量和缓冲范围 TOP4.3.1 缓冲容量def (4.7)式中dna(b)为加入的强酸或强碱的物质的量。一定时，pH改变值|dpH|愈小，则值愈大，缓冲溶液的缓冲能力愈强。4.3.2 影响缓冲容量的因素缓冲容量与缓冲溶液的总浓度c总(c总=HB + B-)及B-、HB的关系2.303 HBB- / c总 此式可改写为： (4.8)1. 当缓冲比一定时，c总愈大，愈大。通常c总在0.050.2 molL-1之间。2. 当总浓度一定时，缓冲比愈偏离1，缓冲容量愈小。缓冲比等于1时，缓冲容量有最大值最大2.303(c总/2)(c总/2)/c总0.576c总 (4.9)4.3.2 缓冲范围由于缓冲比影响缓冲容量，在一定缓冲比范围内，缓冲溶液才具有缓冲能力，其相应pH范围称为缓冲范围。当缓冲比小于1/10或大于10/1时，缓冲溶液基本失去缓冲能力，故缓冲范围为pHpKa1。4.4 第四节 缓冲溶液的配制 TOP4.4.1 缓冲溶液的配制方法1. 缓冲系的选择原则(1) 在缓冲溶液的缓冲范围pH = pKa 1内选择合适缓冲系。(2) 一般选用总浓度在0.050.2 molL-1范围的缓冲系。(3) 根据HendersonHasselbalch方程式计算所需共轭酸碱的量。2.配制方法(1) 为配制方便，常使用相同浓度的共轭酸碱配制缓冲溶液。(2) 也可采用过量酸（碱）与强碱（酸）反应组成缓冲系，如：HAc（aq, 过量）+ NaOH(aq) NaAc(aq) + H2O(l)。4.4.1 标准缓冲溶液标准缓冲溶液性质稳定，并有一定抗稀释能力。应用于校准pH计。4.5 第五节 血液中的缓冲系 TOP人体中存在多种缓冲系，如血浆中 H2CO3-、-、HnP-Hn-1P-(HnP代表蛋白质)红细胞中 H2b-Hb-(H2b代表血红蛋白)、H2bO2-(H2bO2代表氧合血红蛋白)、H2CO3-、-。碳酸缓冲系是人体最重要的缓冲系，其由溶解状态的CO2和组成：CO2(aq) + H2O(l) H2CO3(l) H+(aq) + (aq)CO2溶解在离子强度为0.16的血浆中，体温37时，pKa为6.10，所以pHpKa，+lg=6.10+lg血浆中HCO3-和CO2(aq