基础化学第五单元(第五节缓冲溶液)授课版

1、1第五节 缓冲溶液（buffer solutionbuffer solution） 所有的体液均是缓冲溶液。生化反应的背景溶液：血浆： pH 7.35-7.45大肠液：pH 8.3-8.4泪液： pH 7.3-7.52一、缓冲溶液的概念H2OH2OpH=7.00pH=2.00H2OpH=12.00+2滴1molL-1HCl+2滴1molL-1NaOH3NaH2PO4Na2HPO4pH=7.21H2PO4- - HPO42-pH=7.20pH=7.22NaH2PO4Na2HPO4NaH2PO4Na2HPO4NaH2PO4Na2HPO4pH=7.21+2滴1molL-1HCl+2滴1molL-1N

2、aOH4缓冲溶液对强酸、强碱或稀释的抵抗作用称为缓冲作用缓冲作用（buffer actionbuffer action）。缓冲溶液的概念能抵抗外来少量强酸少量强酸、强碱强碱或稍加稀释，而能保持其pH基本不变基本不变的溶液，称为缓冲溶液缓冲溶液（buffer solutionbuffer solution）。5二、缓冲溶液的组成 组成：一对 足够浓度的共轭 弱酸、弱碱对。其浓度差不能太大。HAc - Ac-NH4+ - NH3 共轭酸共轭碱H2PO4 - - HPO42-共轭 弱酸、弱碱对间相差一个质子6抗碱成分抗酸成分HAc - Ac-NH4+ - NH3 共轭酸共轭碱H2PO4 - - HP

3、O4 2-弱酸及其对应的盐弱碱及其对应的盐多元酸的酸式盐及其对应的次级盐7例.下列各组溶液，有缓冲作用的是A. 0.2 molL-1KClB. 0.02 molL-1 NH3H2OC. 0.2 molL-1 NaH2PO4和0.2 molL-1 Na2HPO4D. 0.01 molL-1HAc和0.2 molL-1HCl(C)例：下列各组溶液，是否有缓冲作用？例：下列各组溶液，是否有缓冲作用？A.A. 0.1 mol0.1 molL L-1-1HAc 20mLHAc 20mLB.B. 0.1 mol0.1 molL L-1-1HAc 20mL + 0.1 molHAc 20mL + 0.1 m

4、olL L-1-1NaOH 20mLNaOH 20mLC. 0.1 molC. 0.1 molL L-1-1HAc 20mL + 0.1 molHAc 20mL + 0.1 molL L-1-1NaOH 10mLNaOH 10mLHAc + NaOH NaAc + H2O8三、缓冲溶液的缓冲机制 缓冲溶液：HAc-NaAc加入H3O+，平衡Ac- 抵消H3O+，Ac-：抗酸成分加入OH-，OH- + H3O+ 2H2O平衡HAc补充消耗的H3O+，HAc：抗碱成分HAc + H2O H3O+ + Ac -NaAc Na+ + Ac -9四、缓冲溶液的配制一. 缓冲溶液配制方法实际中我们需要配缓

5、冲溶液实际中我们需要配缓冲溶液, ,一般分四步：一般分四步：1.1.选择合适的缓冲对选择合适的缓冲对无毒，稳定，不反应范围内在接近，并且与1pKpHpHpKaa10例：欲配pH=4.5缓冲溶液，可选择)20. 7pK(HPONaPONaH.D)75. 3pK(HCOONaHCOOH.C)76. 4pK(NaAcHAc.B)75. 4pK(ClNHNH.A2a4242)HCOOH(a)HAc(a)NH(b433(B)NH(b)NH(a34pK14pK第四节 缓冲溶液的配制一. 缓冲溶液配制方法实际中我们需要配缓冲溶液实际中我们需要配缓冲溶液, ,一般分四步：一般分四步：1.1.选择合适的缓冲对选

6、择合适的缓冲对113、所选的缓冲溶液，不能与反应物或生成物发生副反应。药用缓冲溶液还必须考虑是否有毒性，是否与主药发生配伍禁忌，还要考虑缓冲对的热稳定性。2、选择适当的浓度0.050.5mol/L太低，缓冲容量太小适用太高，离子强度大，不12 HClTrisTris甲胺（羟甲基）三五、缓冲溶液在医学上的应用常用缓冲系：PBS(H2PO4- - HPO42-)NaCl：调节至等渗13细胞培养的缓冲系统 pH 在 7.2 - 7.4 缓冲体系：NaHCO3-H2CO3 培养箱： 5% CO2，培养液： 1.97g/L NaHCO3 指示剂：酚红，酸性培养液呈橙黄色，碱性培养液呈深红色。14 血液中

7、的缓冲系 人体血液pH 7.357.45 pH7.45 碱中毒 血液缓冲系统： 1.血浆缓冲系统 2.红细胞缓冲系统15血液缓冲系统： 1.血浆缓冲系统（开放性缓冲系统，缓冲作用最大）NaHCO3 / H2CO3， Na-蛋白质 / H-蛋白质，Na2HPO4 / NaH2PO4 2.红细胞缓冲系统（非开放性缓冲系统） NaH2P04-Na2HPO4、HPr-Pr-、HHb-Hb-、HHbO2-HbO2-16体液酸碱物质的来源：体液酸碱物质的来源： 主要来源：细胞在物质代谢的过程中产生的（酸性物质的生成量碱性物质的生成量）。 次要来源：食物。17代谢： 挥发酸：H2CO3可变成CO2气体经肺排

8、出体外 固定酸：经肾随尿排出的酸性物质（磷酸、硫酸、尿酸和有机酸）摄入： 食物中的酸性物质（柠檬酸、维生素C） 酸性药物（氯化铵、水杨酸 ） 酸性物质碱性物质 代谢：NaHCO3 摄入：水果、蔬菜中的生物碱18血液缓冲系统对酸负荷的缓冲 19H+ +HCO3- H2CO3 CO2 + H2OK1 K2HCO3- CO2溶解pH = pKa + lg 正常人：HCO3- / CO2溶解=20/1 抗酸成分（碱储） 抗碱成分HCO3- CO2溶解pH = 6.10 + lg 血浆的缓冲机制pH = 6.10 + lg（20/1）= 7.40 缓冲比缓冲比 20：1，缓冲能力仍很强？，缓冲能力仍很强

9、？20pH7.45 碱中毒H+的增加：加快呼吸排出多余的CO2 ，延长肾中HCO3-的停留时间。OH-的增加：降低肺部CO2 的排出量，缩短肾中HCO3-的停留时间。血液pH维持7.357.45原因H+HCO3-H2CO3肾CO2+H2O肺肾21酸碱平衡紊乱 正常状态：机体可调节酸碱平衡。 一般疾病：酸碱物质的增减变化，机体也可调节酸碱平衡（代偿）。 严重疾病：机体内产生或丢失的酸碱过多而超过机体调节能力（或机体对酸碱调节机制出现障碍）时，导致酸碱平衡失调（失偿） 。22呼吸性酸中毒呼吸性酸中毒酸中毒酸中毒代谢性酸中毒代谢性酸中毒呼吸性碱中毒呼吸性碱中毒碱中毒碱中毒代谢性碱中毒代谢性碱中毒混合

10、性酸碱平衡紊乱混合性酸碱平衡紊乱 酸碱平衡紊乱酸碱平衡紊乱23原因：排出的CO2减少（呼吸中枢抑制，呼吸道阻塞，肺部病变等）。 调节：肾脏NaHCO3吸收加强H2CO3，HCO3- ， HCO3-/H2CO3=20/1（代偿型呼吸性酸中毒 ） HCO3-/H2CO3 20/1（失偿型呼吸性酸中毒 ）治疗： 1. 改善肺泡通气功能；2. 使用碱性药物 呼吸性酸中毒特征：血浆H2CO3浓度原发性增高和pH降低H+HCO3-H2CO3肾CO2+H2O肺肾24原因：酸性代谢产物增加 酸性物质排除障碍 碱丢失过多调节：肺调节，加快呼吸，排出过多CO2； 肾调节，排酸保碱，增加HCO3- 的重吸收。 HC

11、O3- ，H2CO3 ， HCO3-/H2CO320/1（代偿型代谢性酸中毒）。HCO3-/H2CO3 20/1（失偿型代谢性酸中毒） 治疗：治疗原发病，应用碱性药物 代谢性酸中毒特征：血浆HCO3-浓度原发性减少和pH降低H+HCO3-H2CO3肾CO2+H2O肺肾25代谢性碱中毒代谢性碱中毒特征：血浆特征：血浆HCOHCO3 3- -浓度原发性增加和浓度原发性增加和pHpH升高升高原因：原因：1. 1. 消化道失消化道失H H+ +：呕吐、胃液引流；：呕吐、胃液引流；2. 2. 肾失肾失H H+ +：应用利尿剂（如噻嗪类、速尿等）造成低：应用利尿剂（如噻嗪类、速尿等）造成低氯性碱中毒；缺钾

12、；肾上腺皮质激素增多；氯性碱中毒；缺钾；肾上腺皮质激素增多； 3. 3. 碱性物质摄入过多。碱性物质摄入过多。肾的代偿调节：肾脏泌肾的代偿调节：肾脏泌H H+ +、NHNH4 4+ +，重吸收，重吸收HCOHCO3 3- -治疗：治疗：1. 1. 治疗原发病；治疗原发病；2. 2. 给予生理盐水；给予生理盐水；3. 3. 给予给予含氯酸性药物。含氯酸性药物。 H+HCO3-H2CO3肾CO2+H2O肺肾26呼吸性碱中毒呼吸性碱中毒特征：血浆特征：血浆H H2 2COCO3 3浓度原发性减少和浓度原发性减少和pHpH升高升高原因：原因：1. 1. 低氧血症；低氧血症；2. 2. 呼吸中枢兴奋；呼

13、吸中枢兴奋；3. 3. 呼吸机使用不当造成的过度通气。呼吸机使用不当造成的过度通气。调节：慢性呼吸性碱中毒时，肾脏发挥重要的代偿作调节：慢性呼吸性碱中毒时，肾脏发挥重要的代偿作用。肾小管细胞多分泌用。肾小管细胞多分泌H H+ +，分泌，分泌NHNH3 3减少，减少，HCOHCO3 3- -重吸收重吸收减少。减少。治疗原发病治疗原发病H+HCO3-H2CO3肾CO2+H2O肺肾27混合性酸碱平衡紊乱混合性酸碱平衡紊乱: :1. 1. 呼吸性酸中毒合并代谢性酸中毒呼吸性酸中毒合并代谢性酸中毒原因：呼吸、心跳骤停、慢性阻塞性肺疾患合并心力原因：呼吸、心跳骤停、慢性阻塞性肺疾患合并心力衰竭或休克；衰竭或休克；特点：特点：pHpH，COCO2 2，HCOHCO3 3- -，2. 2. 呼吸性酸中毒合并代谢性碱中毒呼吸性酸中毒合并代谢性碱中毒原因：慢性阻塞性肺疾患应用利尿剂或合并呕吐；原因：慢性阻塞性肺疾患应用利尿剂或合并呕吐；特点：特点：pHpH不定，不定，COCO2 2，HCOHCO3 3- -。 H