基础化学理论缓冲溶液作用和组成

1、所有的体液均是缓冲溶液。生化反应的背景溶液：血浆： 大肠液：乳汁： 1基础化学理论缓冲溶液作用和组成第一节 缓冲溶液及缓冲机制 一、缓冲溶液的缓冲作用和组成H2OH2O指示剂：溴麝香酚蓝H2O+2滴1molL-1HCl+2滴1molL-1NaOH2基础化学理论缓冲溶液作用和组成NaH2PO4Na2HPO4H2PO4- - HPO42-NaH2PO4Na2HPO4NaH2PO4Na2HPO4NaH2PO4Na2HPO4+2滴1molL-1HCl+2滴1molL-1NaOH溴麝香酚蓝3基础化学理论缓冲溶液作用和组成缓冲溶液对强酸、强碱或稀释的抵抗作用称为缓冲作用（buffer action）。1.

2、缓冲溶液的概念能抵抗外来少量强酸、强碱或稍加稀释，而能保持其pH基本不变的溶液，称为缓冲溶液（buffer solution）。4基础化学理论缓冲溶液作用和组成2、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5基础化学理论缓冲溶液作用和组成抗碱成分抗酸成分HAc - Ac-NH4+ - NH3 共轭酸共轭碱H2PO4 - - HPO4 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6基础化学理论缓冲溶液作用和组成例.下列各组溶液

3、，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？0.1 molL-1HAc 20mL0.1 molL-1HAc 20mL + 0.1 molL-1NaOH 20mLC. 0.1 molL-1HAc 20mL + 0.1 molL-1NaOH 10mLHAc + NaOH NaAc + H2O7基础化学理论缓冲溶液作用和组成二、缓冲溶液的缓冲机制 缓冲溶液：HAc-NaAc加

4、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 -8基础化学理论缓冲溶液作用和组成第二节 缓冲溶液的pH一、缓冲溶液pH值的计算公式 pH = pKa + lg B-/HB HB - B- 共轭酸 共轭碱酸常数平衡浓度p代表-lgpKa = -lg(1.7610-5 如Ka =1.7610-5,9基础化学理论缓冲溶液作用和组成pH = pKa + lg c(B-)/c(HB)n = c VpH = pKa + lg n(B-)/n(

5、HB)B- = c(B- )，HB= c(HB)起始浓度在缓冲体系中解释：缓冲溶液稍加稀释而pH保持不变10基础化学理论缓冲溶液作用和组成注意：对多元酸酸式盐及其次级盐的缓冲系要注意公式的内容；例如：H3PO4NaH2PO4NaH2PO4Na2HPO4Na2HPO4Na3PO4P58，例4-1，4-211基础化学理论缓冲溶液作用和组成例 将0.10 molL-1 HAc溶液50mL和0.10 molL-1 NaAc溶液30mL混合，计算混合溶液的pH值，已知HAc的pKa =4.74 。pH = pKa + lg n(Ac-)/n(HAc)= 4.74 +lg 0.1030 / 0.1050=

6、 4.5212基础化学理论缓冲溶液作用和组成例 将0.10 molL-1 HAc溶液50mL和0.10 molL-1 NaAc溶液30mL混合，计算混合溶液的pH值，已知HAc的pKa =4.74 。pH = pKa + lg c(Ac-) / c(HAc) = 4.74 + lgc(HAc) = 0.1050 / 80 molL-1 c(Ac-) = 0.1030 / 80 molL-1 0.1030 / 800.1050 / 8013基础化学理论缓冲溶液作用和组成例 将0.10 molL-1 NH3溶液50mL和0.10 molL-1 NH4Cl溶液30mL混合，计算混合溶液的pH值，已知

7、NH3的Kb =1.79 10-5。pKa =14- pKb =14 + lg（10-5） = 9.25 pH = pKa + lg n(NH3)/ n(NH4+) = 9.25 +lg 0.1050 / 0.103014基础化学理论缓冲溶液作用和组成例1.将3.H2O与 60ml混合（1）求此溶液pH值。（2）加入克NaOH，求pH值。（3）加入1.5ml 1mol/L HCl，求pH值。15基础化学理论缓冲溶液作用和组成解：50mmol30mmol反应初反应终30mmol20mmol例1.将3.H2O 与 60ml混合（1）求此溶液pH值。16基础化学理论缓冲溶液作用和组成（2）（3）加入

8、克 NaOH加入1.5 mmol HCl17基础化学理论缓冲溶液作用和组成例2. 取某一元弱酸50ml与KOH混合，将此溶液稀释至100ml，测得该溶液pH为，求一元弱酸的Ka。解：18基础化学理论缓冲溶液作用和组成二、影响缓冲溶液pH值的因素 1. pKa (酸常数)2. c(B-)/c(HB)缓冲比pH = pKa + lg c(B-)/c(HB)19基础化学理论缓冲溶液作用和组成第三节 缓冲容量和缓冲范围 一、缓冲容量（buffer capacity）缓冲溶液的体积相等|dpH|为加入等量酸、碱后pH的变化值缓冲容量()： 衡量缓冲能力 A B|dpH |A小于|dpH |B缓冲能力强2

9、0基础化学理论缓冲溶液作用和组成21基础化学理论缓冲溶液作用和组成1、缓冲容量()定义 使单位体积缓冲溶液的pH改变1个单位时,所需加入的强酸、强碱的物质的量。单位：mol/LpH或mmol/LpH2、影响缓冲容量的因素 总浓度c总c总= 共轭酸 + 共轭碱， c总缓冲比， 共轭碱/ 共轭酸= b / a a=b时最大base acid22基础化学理论缓冲溶液作用和组成二、缓冲范围 缓冲比1:1，最大；缓冲比离1:1愈远， 愈小，甚至没有缓冲作用 缓冲比10/11/10，pH：pKa+1pKa-1（缓冲范围）NaH2PO4-Na2HPO4组成的缓冲溶液 pKa2理论缓冲范围：23基础化学理论缓

10、冲溶液作用和组成NH3-NH4Cl组成的缓冲溶液pKb理论缓冲范围：（错误）(pKa=14.00-4.75=9.25) 应该：实际缓冲范围与理论缓冲范围有误差24基础化学理论缓冲溶液作用和组成例. 下列各缓冲溶液，缓冲容量最大的是A. 500ml 中含有和B. 500ml 中含有和C. 500ml 中含有和D. 1000ml中含有和E. 1000ml中含有和25基础化学理论缓冲溶液作用和组成第四节 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,一般分四步：1.选择合适的缓冲对26基础化学理论缓冲溶液作用和组成例：欲配缓冲溶液，可选择(B)第四节 缓冲溶液的配制一. 缓冲溶液配制

11、方法实际中我们需要配缓冲溶液,一般分四步：1.选择合适的缓冲对27基础化学理论缓冲溶液作用和组成3、计算缓冲比4、校正2、确定总浓度28基础化学理论缓冲溶液作用和组成例1：如何配制的缓冲溶液100m1? (1)选择缓冲系pH=5.00HAc的pKa选HAcNaAc缓冲系(2)确定总浓度29基础化学理论缓冲溶液作用和组成设取的NaAc则HAc为(100-V)ml根据将与混合，就可配的缓冲溶液30基础化学理论缓冲溶液作用和组成例2. 如要配置pH=5.10 缓冲液100ml 需在6mol/L HAc 10ml中加入2mol/L NaOH多少ml？31基础化学理论缓冲溶液作用和组成例3. 在浓度为的

12、Tris(三羟甲基甲氨)溶液50ml中，加入浓度为的HCl溶液多少毫升，用水稀释到100ml后溶液的pH值为7.40? (已知TrisHCl的pKa=8.17)TrisTrisHCl32基础化学理论缓冲溶液作用和组成解:设需加入HCl溶液 x ml例3. 在浓度为的Tris(三羟甲基甲氨)溶液50ml中，加入浓度为的HCl溶液多少毫升，用水稀释到100ml后溶液的pH值为7.40? (已知TrisHCl的pKa=8.17)33基础化学理论缓冲溶液作用和组成P63 表4-3，表4-4医学上广泛使用缓冲溶液配方表常用缓冲系：PBS(H2PO4- - HPO42-)NaCl：调节至等渗34基础化学理

13、论缓冲溶液作用和组成细胞培养的缓冲系统pH 在 7.2 - 7.4 缓冲体系：NaHCO3-CO2培养箱： 5% CO2，培养液： 3指示剂：酚红，酸性培养液呈橙黄色，碱性培养液呈深红色。35基础化学理论缓冲溶液作用和组成分子克隆常用缓冲液TE：10mmol/L Tris.Cl + 1mmol/L EDTASTE( 或称 TEN)：STET：TNT：10mmol/L Tris.Cl ( pH8.0) 150mmol/L NaCl 0.05% Tween20 36基础化学理论缓冲溶液作用和组成常用的电泳缓冲液Tris-乙酸（TAE）：乙酸 Tris-磷酸（TPE）：磷酸 Tris-硼酸（TBE）

14、：硼酸 碱性缓冲液 ：50mmol/L NaOH +1mmol/L EDTA Tris-甘氨酸 ：25mmol/L Tris +250mmol/L 甘氨酸 +0.1% SDS37基础化学理论缓冲溶液作用和组成二. 标准缓冲溶液P64 表4-5中所列物质，为什么可单独配制缓冲溶液？1.硼砂（Na2B4O710H2O）38基础化学理论缓冲溶液作用和组成2.酒石酸氢钾 （KHX）（1）HX-H2XpKa1（2）X2- HX-pKa2KHXpH=1/2（ pKa1 + pKa2 ）思考题：NaH2PO4能否单独配缓冲溶液？39基础化学理论缓冲溶液作用和组成第五节 血液中的缓冲系人体血液 pH7.45

15、碱中毒血液缓冲系统： 1.血浆缓冲系统 2.红细胞缓冲系统40基础化学理论缓冲溶液作用和组成血液缓冲系统：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-HbO2-41基础化学理论缓冲溶液作用和组成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。42基础化学理论缓冲溶液作用和组成代谢：挥发酸：H2CO3可变成CO2气体经肺

16、排出体外固定酸：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43基础化学理论缓冲溶液作用和组成血液缓冲系统对酸负荷的缓冲 44基础化学理论缓冲溶液作用和组成H+ +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 + lg 血浆的缓冲机制pH = 6.10 + lg（20/1） 缓冲比 20：1，缓冲能力仍很强？

17、45基础化学理论缓冲溶液作用和组成pH7.45 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维持原因46基础化学理论缓冲溶液作用和组成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） 。47基础化学理论缓冲溶液作用和组成呼吸性酸中毒酸中毒代谢性酸中毒呼吸性碱中毒碱中毒代谢性碱中毒混合性酸碱平衡紊乱 酸碱平衡紊乱48基础化

18、学理论缓冲溶液作用和组成原因：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49基础化学理论缓冲溶液作用和组成原因：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。 HCO3- ，H2CO3 ， HCO3-/H2CO320

19、/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50基础化学理论缓冲溶液作用和组成代谢性碱中毒特征：血浆HCO3-浓度原发性增加和pH升高原因：1. 消化道失H+：呕吐、胃液引流；2. 肾失H+：应用利尿剂（如噻嗪类、速尿等）造成低氯性碱中毒；缺钾；肾上腺皮质激素增多； 3. 碱性物质摄入过多。肾的代偿调节：肾脏泌H+、NH4+，重吸收HCO3-治疗：1. 治疗原发病；2. 给予生理盐水；3. 给予含氯酸性药物。 51基础化学理论缓冲溶液作用和组成呼吸性碱中毒特征：血浆H

20、2CO3浓度原发性减少和pH升高原因：1. 低氧血症；2. 呼吸中枢兴奋；3. 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用。肾小管细胞多分泌H+，分泌NH3减少，HCO3-重吸收减少。治疗原发病52基础化学理论缓冲溶液作用和组成混合性酸碱平衡紊乱:1. 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衰竭或休克；特点：pH，CO2，HCO3-，2. 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；特点：pH不定，CO2，HCO3-。 53基础化学理论缓冲溶液作用和组成CO2 + H2O + Hb- HCO3-

21、 + HHbHCO3- + HHbO2 CO2+ H2O+ HbO2- 血液中抗酸后产生CO2 ，与Hb-作用：HCO3-运送到肺部，与HHbO2作用： 红细胞的缓冲机制血红蛋白、氧合血红蛋白的作用：CO2和O2的转运 肺部：HHb+O2 HHbO2主要：H2b Hb-、HHbO2 HbO2-54基础化学理论缓冲溶液作用和组成英语单词: buffer solution, buffer action, buffer capacity作业: P67-5、7、8、9、10补充题: How many grams of NaC3H5O3 must be added to 0.1 mol of HC3H5O3 in order to prepare 1.0 liter of a bu