CH4缓冲溶液课件

1、CH4缓冲溶液第四章CH4缓冲溶液第一节CH4缓冲溶液一、缓冲溶液、缓冲作用一、缓冲溶液、缓冲作用H H2 2O O0.01mol0.01molpHpH7.007.00pHpH2.002.00HClHClpHpH-5-5 实验一实验一 1LCH4缓冲溶液H H2 2O O0.01mol0.01molpHpH7.007.00pHpH2.002.00HClHClpHpH-5-5 实验一实验一 HAc+NaAcHAc+NaAc(0.1molL(0.1molL-1-1) )pHpH4.754.75pHpH4.664.66HClHCl0.01mol0.01molpHpH-0.09-0.09具有抗酸作用具

2、有抗酸作用缓冲溶液及缓冲机制缓冲溶液及缓冲机制CH4缓冲溶液H H2 2O O0.010.01molmolpHpH7.007.00pHpH12.0012.00NaOHNaOHpHpH5 5 实验二实验二 缓冲溶液及缓冲机制缓冲溶液及缓冲机制CH4缓冲溶液H H2 2O O0.010.01molmolpHpH7.007.00pHpH12.0012.00NaOHNaOHpHpH5 5 实验二实验二 HAc+NaAcHAc+NaAc(0.1molL(0.1molL-1-1) )pHpH4.754.75pHpH4.844.84NaOHNaOH0.010.01molmolpHpH0.090.09具有抗碱

3、作用具有抗碱作用1L缓冲溶液及缓冲机制缓冲溶液及缓冲机制CH4缓冲溶液缓冲作用缓冲作用在加入少量的强酸、在加入少量的强酸、 强碱或稍加稀释后仍能保持其强碱或稍加稀释后仍能保持其pHpH值值 基本不变的作用。基本不变的作用。缓冲溶液缓冲溶液具有缓冲作用的溶液。具有缓冲作用的溶液。缓冲溶液及缓冲机制缓冲溶液及缓冲机制CH4缓冲溶液缓冲液的缓冲液的特点特点是其是其pH值不易受外界影响而值不易受外界影响而发生明显改变，即溶液发生明显改变，即溶液pH值比较稳定值比较稳定。缓冲液的缓冲液的pH值比较恒定的特点在医学上有值比较恒定的特点在医学上有着广泛的应用。着广泛的应用。 CH4缓冲溶液缓冲溶液由缓冲溶液

4、由 HB B- 组成组成组成条件：组成条件： HB与与B- 为共轭酸碱对为共轭酸碱对且存在质子转移平衡且存在质子转移平衡 二者有足够的浓度二者有足够的浓度例：(1) 0.1 molL-1 HAc(2) 0.1 molL-1 NaAc(3) 0.1molL-1 HAc+ 0.1molL-1 NaAcHBAc-B-二、缓冲系的组成二、缓冲系的组成缓冲溶液及缓冲机制缓冲溶液及缓冲机制CH4缓冲溶液缓冲溶液由缓冲溶液由 HB B- 组成组成组成条件：组成条件： HB与与B为共轭酸碱对为共轭酸碱对且存在质子转移平衡且存在质子转移平衡 二者有足够的浓度二者有足够的浓度一、缓冲系的组成一、缓冲系的组成缓冲溶

5、液及缓冲机制缓冲溶液及缓冲机制HB B称为缓冲系（或缓冲对）称为缓冲系（或缓冲对）CH4缓冲溶液常见缓冲系（共轭酸碱对）常见缓冲系（共轭酸碱对） 缓冲系缓冲系 pKa H3PO4 NaH2PO4 HAc NaAc H2CO3 NaHCO3 NaH2PO4 Na2HPO4 NH4Cl NH3CH3NH3+Cl CH3NH2 Na2HPO4 Na3PO42.124.756.377.219.2510.712.67共轭酸共轭酸共轭碱共轭碱缓冲溶液及缓冲机制缓冲溶液及缓冲机制CH4缓冲溶液三、缓冲作用机制三、缓冲作用机制HAcHAcNaAcNaAc的缓冲机制的缓冲机制CH4缓冲溶液HAcHAcNaAcN

6、aAc的缓冲机制的缓冲机制HAc + H2O H3O+ + Ac- -CH4缓冲溶液缓冲作用机制HAcHAcNaAcNaAc的缓冲机制的缓冲机制HAc + H2O H3O+ + Ac- -NaAc Na+ + Ac- -pHH+基本不变基本不变CH4缓冲溶液缓冲作用机制HAcHAcNaAcNaAc的缓冲机制的缓冲机制HAc + H2O H3O+ + Ac- -NaAc Na+ + Ac- -pHOH - -基本不变基本不变+ H2OCH4缓冲溶液缓冲作用机制HAcHAcNaAcNaAc的缓冲机制的缓冲机制HAc + H2O H3O+ + Ac- -pH 基本不变基本不变OH - -H+ +抗抗

7、碱碱成分成分抗抗酸酸成分成分CH4缓冲溶液问题：问题：血液中存在多种缓冲对：血液中存在多种缓冲对： H2CO3 HCO3- ,H2PO4-_HPO42-，HnP-Hn-1P-，其中以，其中以 H2CO3-HCO3- 最重要，试以其为例，说明血液具备缓最重要，试以其为例，说明血液具备缓冲作用的原因。（血液正常冲作用的原因。（血液正常pH值值7.40.05，若，若pH7.45碱中毒）碱中毒）CH4缓冲溶液CH4缓冲溶液HB + H2O H3O+ + B- -MB M+ + B- -H3O+ KaHBB- -lg-lgpH pKa + lg HB B- -平衡浓度平衡浓度缓冲溶液缓冲溶液pHpH值的

8、计算值的计算CH4缓冲溶液pH pKa + lg HB B- -（1）pH pKa + lg 共轭酸共轭酸共轭碱共轭碱 此式为计算缓冲溶液pH值的Henderson-Hasselbalch方程式缓冲溶液缓冲溶液pHpH值的计算值的计算CH4缓冲溶液HB + H2O H3O+ + B- -MB M+ + B- -同离子效应：同离子效应：H3O+很小很小 即：即：HB离解很少离解很少CHBHBCB-B-缓冲溶液缓冲溶液pHpH值的计算值的计算CH4缓冲溶液HB + H2O H3O+ + B- -MB M+ + B- -pH pKa + lg CHBCB- -初始浓度初始浓度(1) pH pKa +

9、 lg HB B- -平衡浓度平衡浓度(2)缓冲溶液缓冲溶液pHpH值的计算值的计算CH4缓冲溶液HB + H2O H3O+ + B- -MB M+ + B- - （2）pH pKa + lg CHBCB- -缓冲溶液缓冲溶液pHpH值的计算值的计算CH4缓冲溶液 （2）pH pKa + lg CHBCB- -同一溶液中：同一溶液中：VHB=VB-VB-VHB （3）pH pKa + lg nHBnB- -缓冲溶液缓冲溶液pHpH值的计算值的计算CH4缓冲溶液（1）pH pKa + lg HBB- （2）pH pKa + lg CHBCB- - （3）pH pKa + lg nHBnB- -混

10、合后混合后的浓度的浓度缓冲溶液缓冲溶液pHpH值的计算值的计算CH4缓冲溶液小结：小结： 缓冲溶液是一定浓度的缓冲溶液是一定浓度的 共轭酸和共轭碱的混合液共轭酸和共轭碱的混合液(2) Ka(2) Ka为为共轭酸共轭酸的酸常数的酸常数(3) 或或 或或 称为称为HBB-CHBCB- -nHBnB- -缓冲比缓冲比缓冲溶液缓冲溶液pHpH值的计算值的计算CH4缓冲溶液讨论：（讨论：（1）缓冲液）缓冲液pH值取决于值取决于Ka及及 缓缓冲比；冲比； （2）缓冲比）缓冲比B-/HB=1时，时，pH=pKa （3）同一缓冲系溶液，）同一缓冲系溶液，Ka一定，一定，pH值值取决于缓冲比取决于缓冲比 （4）

11、抗稀释）抗稀释 （5）抗酸、抗碱？以例说明。）抗酸、抗碱？以例说明。CH4缓冲溶液例例:已知已知H3PO4的的pKa1、pKa2、pKa3H3PO4 H2PO4- HPO42- PO43-H2PO4- HPO42- HPO42-H3PO4H2PO4-H2PO4 HPO42- PO43-Ka1Ka2Ka3pH = pKa1 + lgH2PO4-H3PO4pH = pKa2+ lgHPO42-H2PO4-pH = pKa3 + lgPO43-HPO42-缓冲溶液缓冲溶液pHpH值的计算值的计算CH4缓冲溶液)()(lgpp3322323NaHCOCCONaCKaHCONaNaHCO)()(lg)p

12、p (4334ClNHCNHCKbKwPHNHClNH缓冲溶液缓冲溶液pHpH值的计算值的计算CH4缓冲溶液例：在例：在1L混合液中，含有混合液中，含有0.10molL-1HAc和和0.10molL-1NaAc (HAc:pKa=4.75)(1) 计算混合液的计算混合液的pH值值解解: pH pKa + lg CHBCB- - pH pKa + lg CHAcCAc- -= 4.75 + lg 0.10.10缓冲溶液缓冲溶液pHpH值的计算值的计算CH4缓冲溶液(2) 在此混合液中加入在此混合液中加入0.01molHCl, 溶液的溶液的pH值值=?解解:NaAc + HCl HAc + NaC

13、l0.100.100.010.090.11 pH pKa + lg CHAcCAc- -0.090.114.75-0.094.66例：在例：在1L混合液中，含有混合液中，含有0.10molL-1HAc和和0.10molL-1NaAc (HAc:pKa=4.75)缓冲溶液缓冲溶液pHpH值的计算值的计算CH4缓冲溶液例：在例：在1L混合液中，含有混合液中，含有0.10molL-1HAc和和0.10molL-1NaAc (HAc:pKa=4.75)(3) 在此混合液中加入在此混合液中加入0.01molNaOH, 溶液的溶液的pH值值=?解解:HAc + NaOH NaAc + H2O0.100.1

14、00.010.090.11 pH pKa + lg CHAcCAc- -0.090.114.750.094.84缓冲溶液缓冲溶液pHpH值的计算值的计算CH4缓冲溶液例：在例：在1L混合液中，含有混合液中，含有0.10molL-1HAc和和0.10molL-1NaAc (HAc:pKa=4.75)(3) 此混合液稀释一倍此混合液稀释一倍,溶液的溶液的pH值值=?解解: pH pKa + lg CHAcCAc- -0.050.054.7504.75HAc= Ac-= 0.05molL-1缓冲溶液缓冲溶液pHpH值的计算值的计算CH4缓冲溶液第三节CH4缓冲溶液一、缓冲容量一、缓冲容量 定义：定义

15、： =dnB(b)V dpH 单位：单位： molL-1pH-1 单位体积的缓冲溶液pH改变1时,所需加入一元强酸或一元强碱的量缓冲容量和缓冲范围缓冲容量和缓冲范围def，缓冲能力，缓冲能力，缓冲能力，缓冲能力 CH4缓冲溶液与与 C总总成正比成正比缓冲比一定时，缓冲比一定时，总浓度越大，总浓度越大，越越大大= 2.303(HB /C总总)(B /C总总) C总总缓冲比一定时缓冲比一定时,为常数为常数二、影响缓冲容量的因素二、影响缓冲容量的因素 1、 与总浓度的关系与总浓度的关系C总总 = HB B CH4缓冲溶液2、 与缓冲比的关系与缓冲比的关系HBB- 10HBB-1/10值很小值很小HB

16、B-10101值较大值较大值最大值最大HBB-=1缓冲比越接近缓冲比越接近1，缓冲容量越大；，缓冲容量越大；缓冲比等于缓冲比等于1时，有最大缓冲容量。时，有最大缓冲容量。CH4缓冲溶液当110110时缓冲溶液具缓冲作用pH = pKa1 该缓冲系可以配制从该缓冲系可以配制从pH=pKa1到到pH=pKa1的缓冲溶液的缓冲溶液缓冲容量和缓冲范围缓冲容量和缓冲范围HBB-缓冲范围：缓冲范围：缓冲液能有效发挥缓冲作用缓冲液能有效发挥缓冲作用的的pH值范围值范围。 理论缓冲范围理论缓冲范围CH4缓冲溶液例：例：缓冲对缓冲对pKa缓冲范围缓冲范围HAcNaAC4.75H2PO4-HPO42-7.21NH

17、4+NH39.253.755.756.218.218.2510.25缓冲容量和缓冲范围缓冲容量和缓冲范围CH4缓冲溶液缓冲比为缓冲比为1时，缓冲容量时，缓冲容量最大最大= 2.303(HB /C总总)(B /C总总) C总总HB /C总总=12B /C总总=12极大极大=2.303C总总=0.576C总总CH4缓冲溶液小结：小结： 影响缓冲容量的因素影响缓冲容量的因素 缓冲比一定时，总浓度越大，缓冲比一定时，总浓度越大，越越大大 总浓度一定时，缓冲比越接近总浓度一定时，缓冲比越接近1 ，越大越大 缓冲范围：缓冲范围：pH = pKa1CH4缓冲溶液第四节CH4缓冲溶液一、缓冲溶液的配制方法一、

18、缓冲溶液的配制方法缓冲溶液的配制缓冲溶液的配制选择合适的选择合适的 缓冲系：缓冲系：选择选择pKa最接近缓冲溶液的最接近缓冲溶液的pH的缓冲系的缓冲系根据根据pH = pKa1和缓冲容量原理和缓冲容量原理CH4缓冲溶液例：要配制例：要配制pH=7.00的缓冲的缓冲 溶液溶液应选择哪一种缓冲系应选择哪一种缓冲系?提示提示:在在P56页表页表4-1找找 H2CO3NaHCO3NaH2PONa2HPO4缓冲系缓冲系pKa6.357.21可选用可选用缓冲溶液的配制缓冲溶液的配制TrisHClTris7.85CH4缓冲溶液一、缓冲溶液的配制方法一、缓冲溶液的配制方法缓冲溶液的配制缓冲溶液的配制 选择合适

19、的选择合适的 缓冲系：缓冲系：选择缓冲溶液的选择缓冲溶液的pH最接近最接近pKa的缓冲系的缓冲系 根据根据hendersonhenderson方程计算方程计算 n nB B- - 、n nHBHB （ mB- 、mHB ） 总浓度不能太小或太大总浓度不能太小或太大 (0.050.2molL(0.050.2molL-1-1) ) 校正校正(参看参看62页页)CH4缓冲溶液例：如何配制例：如何配制1L总浓度为总浓度为0.2 molL-1, pH= 7.00的缓冲溶液。的缓冲溶液。解：解： 查表可选用查表可选用NaH2PO4Na2HPO4： pKa2 = 7.21pH = pKa2 + lgnHPO

20、42-nH2PO4-已知已知7.00 = 7.21nHPO42- nH2PO4-= 0.2二元一次二元一次 方程方程缓冲溶液的配制缓冲溶液的配制CH4缓冲溶液nHPO42-nH2PO4-= 0.0862 mol= 0.114 mol( (Na2HPO4 12.24 12.24克克) )( (NaH2PO413.6813.68克克) ) 称量二者混合溶解稀释至称量二者混合溶解稀释至1000ml1000ml例：如何配制例：如何配制1L总浓度为总浓度为0.2 molL-1, pH= 7.00的缓冲溶液。的缓冲溶液。缓冲溶液的配制缓冲溶液的配制CH4缓冲溶液缓冲溶液的配制方式:(1) 共轭酸 + 共轭

21、碱如：HAc + NaAc(2) 弱酸 + 强碱 如：HAc +NaOH(3) 弱碱 + 强酸 如：NH3 + HCl(过量过量)(过量过量)缓冲溶液的配制缓冲溶液的配制CH4缓冲溶液固定配方的缓冲溶液固定配方的缓冲溶液课本课本P63P63页表页表4 43 3、4 4这些配方考虑了三个影响因数：这些配方考虑了三个影响因数：温度、离子强度和缓冲容量温度、离子强度和缓冲容量( (医学上还须考虑渗透浓度医学上还须考虑渗透浓度) )缓冲溶液的配制缓冲溶液的配制CH4缓冲溶液二、标准缓冲溶液二、标准缓冲溶液（1）标准缓冲溶液(不需要测定就已知pH值的缓冲溶液)课本课本P64P64页页 表表4 45 50

22、.05molL0.05molL-1-1COOHCOOKpH = 4.008 （25）缓冲溶液的配制缓冲溶液的配制邻苯二甲酸氢钾CH4缓冲溶液pH = pKa + lg11 4.008COOHCOOKCOOH一元弱酸COOK一元弱碱共轭(1:1)缓冲溶液的配制缓冲溶液的配制用来校准pH计CH4缓冲溶液第四节CH4缓冲溶液人体血液的人体血液的pH值在值在7.357.45之间之间血液中的缓冲系：NaHCO3H2CO3Na2HPO4NaH2PO4Na-Hn-1PrHnPr 血浆血浆中主要存在着下列缓冲系中主要存在着下列缓冲系血液中的缓冲系 红细胞红细胞中主要存在着下列缓冲系：中主要存在着下列缓冲系：NaHCO3H2CO3K2HPO4KH2PO4K-HbH-HbK-HbO2H-HbO2CH4缓冲溶液血浆中血浆中H2CO3NaHCO3的缓冲机制的缓冲机制主要以溶解的主要以溶解的COCO2 2存在存在CO2(溶解溶解) + H2OH2CO3H+ + HCO3- -pH