医学精品课件：第四章 缓冲溶液-2

1、第三章 缓冲溶液,缓冲溶液 BUFFER SOLUTION,第一节 缓冲溶液及缓冲机制 第二节 缓冲溶液的pH 第三节 缓冲容量和缓冲范围 第四节 缓冲溶液的配制 第五节 血液中的缓冲系(了解,Buffer Solution,第三章 缓冲溶液,第一节 缓冲溶液及缓冲机制,能够抵抗外来少量强酸、强碱或稍加稀释而保持pH基本不变的溶液缓冲溶液(buffer solution,缓冲溶液对强酸、强碱或稀释的抵抗作用缓冲作用(buffer action,缓冲溶液的类型,一、缓冲溶液的组成,两性物质及对 应的共轭酸（碱,弱酸-共轭碱,弱碱-共轭酸,NH3-NH4Cl,NaHCO3-Na2CO3,NaH2P

2、O4-K2HPO4,H2CO3-NaHCO3,HAc-NaAc,组成缓冲溶液的共轭酸 碱对-缓冲对,buffer pair,组成特点：均含共轭酸碱对,二、缓冲机制,HAc略,Ac-略,H+基本不变,HAc略,Ac-略,H+基本不变,二、缓冲机制,第二节 缓冲溶液的pH,一、缓冲溶液pH的计算公式缓冲公式,缓冲体系 HB NaB,NaB Na+ + B,Ka,H3O,B,HB,pH,pKa,lg,B,共轭酸,pKa,lg,共轭碱,Henderson- Hasselbalch 方程式,缓冲比,HB,缓冲公式,B-=c NaB + c（HB,HB=c HB - c（HB,V总 相同,配制前浓度相同

3、V B-、 VHB为混合前体积,c（HB）为HB已解离部分浓度,由于同离子效应，c（HB）可以忽略,B- c （NaB,HB c （HB,缓冲公式,说明,1. pKa为弱酸解离常数的负对数，pH取决于缓冲系中弱酸的Ka值，受温度影响,NH3-NH4+， NH4+的pKa,H2PO4-HPO42,2.pH与缓冲比有关，缓冲比=1时， pH = pKa,3.稀释时 c B-, c HB 同等降低, n B- = n HB , pH 基本不变,H3PO4 的pKa2,例:将0.10 molL-1的 NaH2PO4 溶液 10.0 ml 和 0.20 molL-1的Na2HPO4 溶液 1.0 ml

4、混合，计算该混合液的 pH 值。已知磷酸的 Ka2 = 6.2310-8,缓冲溶液 pH 值的计算,例 将 0.10 molL-1 盐酸溶液 10 ml 与 20 ml 0.10 molL-1 氨水溶液相混合，求混合后溶液的 pH 值（已知NH3 的 pK b = 4.75,14- pKb,14-4.75=9.25,解（1）混合液由生成的NH4Cl和剩余的NH3组成,平衡浓度 0.001 0.001,缓冲溶液 pH的校正(略,第三节 缓冲容量和缓冲范围,一、缓冲容量(buffer capacity,dna(b):缓冲溶液中加入微小量的一元强酸(碱) 物质的量,dpH|:缓冲溶液pH值的微小改变

5、量,意义：衡量缓冲能力大小的尺度,定义：单位体积缓冲溶液的pH值改变1 (pH=1)时，所需加入一元强酸(碱)的物质的量,缓冲容量,二、影响的因素,1. 总浓度,缓冲比一定时,c总越大,越大；极大 = 0.576c 总,稀释时，c总，,c总=B- + HB c(B-) + c(HB,二、影响缓冲容量的因素,C总 cAc-：cHAc 缓冲比 0.1 0.095：0.005 19：1 0.0109 0.1 0.09：0.01 9：1 0.0207 0.1 0.05：0.05 1：1 0.0576 0.1 0.01：0.09 1：9 0.0207 0.1 0.005：0.095 1：19 0.010

6、9,缓冲比= 1， pH = pKa, 缓冲能力最强,C总一定时缓冲比越接近1：1,1,三、缓冲范围,pKa1 pH pKa1,缓冲作用的缓冲范围,pH=pKa1,缓冲容量与pH的关系,1）0.05 molL-1 HCl (2) 0.1 molL-1 HAc+NaOH (3) 0.2molL-1 HAc+NaOH (4) 0.05 molL-1 KH2PO4+NaOH (5) 0.05 molL-1 H3BO3+NaOH (6) 0.05molL-1 NaOH,缓冲容量与pH值的关系图,4)(5): 不同缓冲系， c总相同，极大相同，缓冲范围不同,缓冲容量与pH的关系,2)(3): 相同缓冲系

7、，缓冲比一定时， c总越大也越大,2)(5): 山峰形曲线，pH = pKa时，有极大，缓冲比=1。 向左(右)偏离1，都变小,1)(6): HCl (NaOH)溶液浓度越浓时, 越大，没有极值。 具有缓冲作用,缓冲机制 不同，不属于我们讨论的 共轭酸碱对组成的缓冲溶液,第四节 缓冲溶液的配制,一、 配制方法,选择缓冲对,4.用pH计对pH值进行校正,计算所需缓冲对物质的量,控制缓冲对的总浓度,缓冲系物质稳定、无毒，不能与溶液发生反应,pH=5.00,c总 = 0.050.2 molL-1,HAc-NaAc,例 配制pH = 5.00 的缓冲溶液 100 ml ,应选择哪种缓冲对？如何配制,解

8、：选用0.10 molL-1 HAc - 0.10 molL-1 NaAc 设需HAcml，则NaAc为（100 -）ml,VHAc= 36 ml,4.75,x,lg,100-x,VNaAc= 100 - 64 (ml,例 在浓度为 0.05 molL-1的 Tris（三羟甲基氨基甲烷）溶液 50ml 中，加入浓度为 0.05 molL-1 的 HCl 溶液多少 ml ，用水稀释到 100 ml 后溶液的 pH 值为 7.40 ？已知 TrisH+ 的 pKa = 8.08,解：设需加入 HCl 溶液 x ml,平衡 n (mmol) 0.05 ( 50 - x ) 0.05 x,x = 42

9、.7ml,Tris + H+ TrisH,起始 n (mmol) 0.0550 0.05 x,二、标准缓冲溶液,使用pH计测量pH值时，须先用标准缓冲溶液进行校正,由单一化合物配制而成，能作为缓冲溶液的原因是,1. 两性物质的解离形成缓冲系 如酒石酸氢钾,HC4H4O6- + H2O = H2C4H4O6 + OH- pKa1=2.98,HC4H4O6- + H2O = C4H4O6- + H3O+ pKa2=4.30,相当于两对缓冲对，且缓冲对中的pKa较接近，缓冲范围 部分重叠，缓冲能力增强,二、标准缓冲溶液,2.溶液组成相当于一对缓冲对 如硼砂,在水中1molNa2B4O7（硼砂）相当于

10、2mol偏硼酸HBO2和 2mol偏硼酸钠NaBO2，它们是一对缓冲对，具缓冲能力,第五节 血液中的缓冲系,一、血液的主要缓冲体系是 H2CO3 - HCO3,正常人血浆的pH值约为 7.35 7.45,pKa = 6.10,其中抗酸成分为 HCO3- (碱储 )、抗碱成分为H2CO3,pH6.8或pH 8，数秒死亡,第五节 血液中的缓冲系,pH略低于正常值，则会得抑郁症，产生酸中毒pH略高于正常值，则会特别兴奋，产生碱中毒,碱中毒(癔病,1、缓冲溶液的概念、组成、缓冲作用机制,本章小结,2、缓冲溶液的pH计算,3、缓冲容量、缓冲范围,4、影响缓冲容量的因素：C总、缓冲比,5、缓冲溶液的配制,

11、1、混合物一定是缓冲溶液。 2、由于在HAc溶液中存在HAc与Ac-的质子转移平衡，所以HAc溶液是缓冲溶液。 3、将NH3NH4Cl缓冲溶液稀释一倍，溶液中的OH- 将减少到原来的1/2 。 4、缓冲溶液用少量水稀释时，虽然溶液的体积改变，共轭酸浓度与共轭碱浓度的比值不改变，所以其pH值基本不会有改变。 5、NH4Cl-NH3H20缓冲溶液的pH值大于7，所以不能抵抗少量强碱。 6、同一缓冲系的缓冲溶液，总浓度相同时，只有pH = pKa的溶液，缓冲容量最大。 7、将等体积的0.2 molL-1 HCl与0.2 molL-1 NH3H2O混合，所得的溶液缓冲能力很强。 8、缓冲溶液就是能抵抗

12、外来酸碱影响，保持pH绝对不变的溶液。 9、0.1 molL-1 KH2PO4与0.05 molL-1 NaOH以等体积混合，可以配制成缓冲溶液。 10、由HB和NaB组成的缓冲溶液，HB和B-的平衡浓度近似等于c(HB)和c(NaB,一、判断题,二、选择题,1.将下列各组溶液等体积混合后，无缓冲作用的是 A. 相同浓度的HCl和KCl B.相同浓度的HCl和NH3H2O C. 0.20 molL-1 KH2PO4和0.10 molL-1 HCl D. 0.20 molL-1 HAc和0.10 molL-1NaOH,2.欲配制pH = 9.0的缓冲溶液，最好选用下列缓冲系中的 A. Tris-

13、TrisH+ (pKa = 8.08) B.甲酸（pKa= 3.745） C. 碳酸（pKa= 6.35） D. NH3-NH4Cl（pKb= 4.75,3.向0.30 molL-1HAc(pKa= 4.76)溶液中加入NaAc 晶体，使NaAc的浓度为0.1 molL-1，则溶液的pH接近于 A. 5.72 B. 5.29 C. 4.28 D. 4.76,4.下列各缓冲溶液中缓冲容量最大的是 A. 800 mL中含有0.10 mol HAc和0.10 mol NaAc B. 1000 mL中含有0.10 mol HAc和0.1 0mol NaAc C. 600 mL中含有0.10 mol H

14、Ac和0.10 mol NaAc D. 500 mL中含有0.05 mol HAc和0.06 mol NaAc,计算题： 将0.1 molL-1 H3PO4200ml和0.1 molL-1NaOH溶液300ml混合配制成缓冲溶液，求此缓冲溶液的pH值,pKa1=2.12,Na2HPO4+ H2O,Na3PO4+ H2O,解题分析：首先需确定组成此缓冲溶液的缓冲对，H3PO4与NaOH反应分三步进行,其中200ml0.1 molL-1NaOH溶液和给定的H3PO4反应，生成0.10200mmol的NaH2PO4，剩余的100ml NaOH溶液和NaH2PO4反应生成0.10100mmol的Na2

15、HPO4，反应进行到第二步。此时缓冲对为H2PO4 - HPO42-，需按H3PO4的二级解离常数Ka2进行计算,H3PO4 + NaOH,NaH2PO4+ NaOH,Na2HPO4 + NaOH,NaH2PO4+ H2O,pKa2 = 7.21,pKa3 = 12.67,解,H3PO4与NaOH溶液混合后总体积为500ml，反应后,H2PO4 - = = 0.02 molL-1,HPO42- = = 0.02 molL-1,或按式,pH = pKa 2 + lg = 7.21 + lg0.02/0.02 = 7.21,7.21 + lg = 7.21,三、填空题,1.已知HAc、H2PO4-和NH4+的pKa分别为4.76、7.21和9.25。若欲配制与正常人血浆pH相同的缓冲溶液，应选用的缓冲系为 ，其中抗酸成分为,2.已知NH3的pKb= 4.75，若在100 mL 0.100 molL-1NH3H2O中加入等体积的HCl配成缓冲溶液，其理论缓冲范围是 ，若此溶液的缓冲容量