《缓冲溶液》ppt课件

1、第三章第三章 缓冲溶液缓冲溶液Buffer SolutionBuffer Solution第一节 缓冲作用第二节 缓冲溶液的pH值第三节 缓冲容量引言 生物体液都有各自相对稳定的pH值。比如血液pH=7.357.45，超越此范围，就会引起酸中毒或碱中毒。而生物体本身代谢一些酸碱物质，如柠檬酸、乳酸等，体外也要引入酸碱物质，但体液pH值并不以这些酸碱性物质的摄入而改动体液的缓冲作用。缓冲作用的意义 1本章所讨论的缓冲作用原理，将直接运用于后续课程如病理生理学中，用于了解和讨论人体生理机制和病理生理变化，尤其是体液的酸碱平衡、水盐代谢等正常形状和失调等缘由。 2运用于根底医学和临床医学研讨中，尤其

2、在生物学、分子生物学、细胞生物学实验中，广泛运用缓冲溶液来维持研讨体系的酸碱环境。第一节 缓冲作用一、缓冲作用及缓冲溶液的组成 50mlH2O1滴滴1.0mol/LNaOHpH111滴滴1.0mol/L HClpH3|pH|=41滴滴1.0mol/LNaOHpH4.761滴滴1.0mol/L HClpH4.740.1mol/LHAc0.1mol/LNaAcpH=4.75|pH|=0.01缓冲作用：能抵抗外加少量酸、碱或稀释，而本身的 pH值根本不变的作用。缓冲溶液：具有缓冲作用的溶液。n “少量、“根本不变 缓冲作用有限制。n 缓冲作用应同时具有抗酸和抗碱的双重作用。缓冲作用buffer ac

3、tion缓冲溶液组成 HAc-NaAc NH4+-NH3 H3PO4- H2PO4- H2PO4-HPO42- HPO42-PO43-质子酸碱实际看：共轭酸碱对缓冲对(buffer pair)或缓冲系(buffer system)弱酸及弱酸盐弱碱及弱碱盐多元酸及其次级盐以下混合物溶液都有缓冲作用：二、缓冲溶液的作用机理 缓冲溶液的根本情况1共轭酸和共轭碱的浓度都较大2共轭酸碱对之间存在质子转移平衡 HB + H2O = H3O+ + B- 共轭酸 共轭碱n以HAc-NaAc缓冲溶液为例与酸作用HAc + H2OH3O+ + Ac- NaAc Na+ + Ac- 少量H+平衡向左挪动抗酸成分 抗

4、酸作用n以HAc-NaAc缓冲溶液为例与碱作用：HAc + H2OH3O+ + Ac- NaAc Na+ + Ac- 少量OH-平衡向右挪动抗碱成分抗碱作用当溶液稍加稀释时，H+虽然降低了，但Ac-同时也降低了，同离子效应减弱，促使HAc离解以补充H+，所以，溶液中H+浓度不会发生明显改动。总之，缓冲溶液具有抗酸、抗碱和抗稀释作用。1较大浓度的共轭酸、共轭碱是缓冲作用 的物质根底。2共轭酸碱物质之间的质子传送平衡是缓 冲作用的内在动力。结论第二节 缓冲溶液的pH值计算HBBOH=K+3aHBBlgpKpHaBHBK=OH-a+3Henderson-Hasselbalch 亨德森-哈塞尔巴赫方程

5、一.亨德森-哈塞尔巴赫方程HBH2O H3O+B-Henderson-Hasselbalch方程的意义提供了计算缓冲溶液pH值的工具。式中Ka为缓冲系中共轭酸的酸常数。B-、HB是平衡浓度，但因CHB、CB-都较大， B-对HB的同离子效应，使CHB HB， CB-B-，详细计算时平衡浓度可近似用配制浓度替代。计算时留意：(1)HBBlgpKpHa(2)HB( c)B( clgpKpHa(3)HB( n)B( nlgpKpHa例题100mL0.1mol/LHCl与400mL0.1mol/LNH3H2O混合，求混合后溶液的pH值。44145,10144.759.251.75 10a NHa NH

6、KpK，解:73. 9=500/1001 . 0500/ )1001 . 04001 . 0(lg+25. 9=NHNHlg+pK=pH+43a论述了影响缓冲溶液pH值的要素:vKa(缓冲系本性) Ka与温度有关，缓冲液的pH值也与温度有关。vC(B-)/C(HB)(缓冲比) Ka一定时，缓冲液的pH值决议于缓冲比。因此，对一详细的缓冲系，可经过改动缓冲比来调整其pH值。从方程可反响出，当少量强酸或强碱参与时，由于Ka不变，而缓冲比改动较小，其pH值根本不变。v缓冲溶液有限稀释时， Ka与缓冲比均不变，pH不变，即缓冲溶液也有抗稀释的作用。Henderson-Hasselbalch方程的意义对

7、溶液稀释过程pH变化的控制 0 1 2 3 4 5 6 7 0 10 20 30 40 50 mL of Water pH a) 0 1 2 3 4 5 6 7 0 10 20 30 40 50 mL of Water pH b) Plots of pH vs. mL of water added to (a) 0.500 mL of 0.100 mol/L HCl and (b) 0.500 mL of a solution 0.100 mol/L in both HAc and NaAc.HClNaAc-HAc第三节 缓冲容量buffer capacity一、缓冲容量的定义dpHddpHd

8、abBHHBOH-pHBHHBH+pH使单位体积1升或1毫升缓冲溶液的pH值改动1个pH单位时，所需外加一元强酸或一元强碱的物质的量(mol)。利用上式可以推导出缓冲容量的计算公式：总总cBHB303.2 缓冲容量是溶液的一个形状参数，当溶液的形状发生变化时，缓冲容量也发生变化。例如，当缓冲溶液被稀释时；往缓冲溶液中参与酸或碱时。二、影响的要素1.缓冲溶液总浓度C总CHB+CB-：当缓冲比一定时，C总越大，抗酸抗碱成分越多，缓冲作用越强。2.缓冲比CB-/CHB： C总一定时，缓冲比越接近于1缓冲作用越强。CB-/CHB=1时(pH=pKa)有最大缓冲才干。max=0.576c总缓冲比在0.1

9、10 范围内，缓冲溶液才干发扬缓冲作用。此时的pH范围称为有效缓冲范围。对于详细的缓冲系，经过调整缓冲比来调理其pH值只能在其有效缓冲范围内调理！1pK=pHa4.假设要求准确配制时，可用pH计或精细pH试 纸对所配制缓冲溶液的 pH进展校正。3.选定缓冲对后，计算出所需共轭酸、碱的量。2. 缓冲溶液的总浓度要适当，普通在0.050.2molL-1 之间。选择原那么：1.选择适宜的缓冲对，使所配制的缓冲溶液的pH在所选择的缓冲对的缓冲范围pKa1内，且尽量接近弱酸的pKa，以使缓冲溶液具有较大的缓冲容量。三、缓冲溶液的选择与配制例：用浓度均为 0.10 molL-1的弱酸和其共轭碱溶液配制 1

10、00 mL pH 为 5.00 的缓冲溶液。解：所选的缓冲对中弱酸的pKa应在 46 间，pKa,HAc =4.74 ，因此可选择HAc-NaAc缓冲对。假设需0.10molL-1HAc 溶液的体积为V(HAc)，那么需0.10molL-1NaAc溶液的体积为100mL-V(HAc)。)c(Acc(HAc)lg)HAc(pK=pHa)V(AcV(HAc)lg)HAc(pK=a5(HAc)5.00lg1.8 10lg100mL(HAc)VV 所需 NaAc 溶液的体积为：V(HAc)=35.5mL V(NaAc)=100-35.5=64.5mL1、选择适宜的缓冲系。缓冲溶液适用而简捷的配制方法2

11、、配制浓度等于所需缓冲液总浓度的共轭酸或共轭碱溶液。3、将pH计电极插入上述溶液中，滴加强碱或强酸溶液至其pH值到达所需数值。配制本卷须知所选择的缓冲对不能与反响物质作用，不得干扰样品相继步骤的反响。药用缓冲溶液还必需思索能否有毒性等。所用试剂必需运用二级以上纯度的试剂。 一级：优级纯G.R绿色标签 二级：分析纯A.R红色标签 三级：化学纯C.P蓝色标签 四级：实验试剂L.R黄色标签实验用水选用新颖蒸馏水。pH大于6的缓冲溶液运用无CO2的水配制，并在储存期间防止CO2的侵入。贮藏在抗腐蚀的玻璃或聚乙烯塑料瓶中。保管期普通为23月，如出现浑浊、霉变、沉淀等蜕变景象应停顿运用。四. 缓冲溶液在医

12、学上的意义血液中的缓冲系磷酸盐：H2PO4-HPO42-碳酸盐：H2CO3-HCO3- (1.35mmolL-127 mmolL-1)pH=6.10+lg20=7.40Na-蛋白质- H-蛋白质人血液(37)正常pH 为7.35-7.45。每人每天耗O2600L， 产生CO2酸量约合2L浓HCl， 除呼出CO2及肾排酸外，归功于血液的缓冲作用。血浆中：KHCO3 - H2CO3 K2HPO4 - KH2PO4K-血红蛋白- H-血红蛋白K-氧合血红蛋白-H-氧合血红蛋白 红细胞液中：碳酸氢盐缓冲对在血液中的浓度最高，缓冲才干最大，维持血液正常的功能也最为重要。碳酸在血液中主要以溶解的CO2方式存在，在血液中存在如下平衡：CO2（溶解）+ H2O H2CO3H3O+ + HCO3-CO2(g)(肺)肾K1K2 当HCO3-CO2发生缓冲作用时，肺部和肾脏的调理也在起着作用。当体内物质代谢不断生成二氧化碳、硫酸、磷酸、乳酸、乙酰乙酸等酸性物质时，HCO3-与H3O+离子结合生成CO2，平衡左移，H2CO3浓度增大，