医学基础化学-缓冲溶液课件

第三章缓冲溶液

ChapterThree

BufferSolution2022/11/11第三章缓冲溶液ChapterThreeBu主要内容缓冲溶液的概念和缓冲作用原理第三章缓冲溶液（BufferSolution）缓冲溶液的pH值缓冲容量缓冲溶液配制缓冲溶液在医学上的应用2022/11/11主要内容缓冲溶液的概念和缓冲作用原理第三章缓冲溶液（Buf【内容提要】一、缓冲溶液的缓冲作用和组成二、缓冲类型第一节缓冲溶液及缓冲作用原理2022/11/11【内容提要】第一节缓冲溶液及缓冲作用原理2022/11实验1：25

oC时，纯水的pH=7.00,

在1L纯水溶液中加入0.01mol的强酸(HCl)或0.01mol强碱(NaOH)，溶液的pH发生了显著变化，改变了5个pH单位。结论：

纯水易受外加少量强酸或强碱的影响，pH发生显著变化。*纯水不具有抵抗外加少量强酸或强碱而使溶液的pH保持基本不变的能力。*第一节缓冲溶液及缓冲作用原理2022/11/11实验1：25oC时，纯水的pH=7.00,第一节缓实验2：

在1L含HAc和NaAc均为0.1mol·L-1溶液中加入0.01mol的强酸(HCl)，溶液的pH由4.75下降到4.66，仅改变了0.09个pH单位；若改加入0.01mol强碱(NaOH)，溶液的pH由4.75上升到4.84，也仅改变了0.09个pH单位；此混合溶液pH改变很小。如用水稍加稀释时，亦有类似现象，即HAc-NaAc溶液pH保持基本不变。结论：

HAc-NaAc混合溶液具有抵抗外加少量强酸、强碱或稍加稀释而保持溶液的pH基本不变的能力。第一节缓冲溶液及缓冲作用原理2022/11/11实验2：第一节缓冲溶液及缓冲作用原理2022/11/11、缓冲溶液的概念（ConceptofBufferSolution)

能抵抗少量强酸、强碱和水的稀释而保持体系的PH值基本不变的溶液称缓冲溶液（BufferSolution）。

缓冲溶液对强酸、强碱或稀释的抵抗作用叫做缓冲作用（Bufferaction）.第一节缓冲溶液及缓冲作用原理2022/11/111、缓冲溶液的概念（ConceptofBufferSo第一节缓冲溶液及缓冲作用原理

较浓的强酸、强碱也具有缓冲作用*，但实际上很少作为缓冲溶液使用。通常我们所说的缓冲溶液，一般是由足够浓度的共轭酸碱对的两种物质组成。

2022/11/11第一节缓冲溶液及缓冲作用原理较浓的强酸、强第一节缓冲溶液及缓冲作用原理

2、缓冲作用原理

缓冲物质是由一种共轭酸（质子给予体）和相应的共轭碱（质子接受体）组成的混合物，在溶液中存在着如下的质子转移平衡：A+H2OB+H+例：HAcH++Ac-NaAc=Na++Ac-largelittlelarge2022/11/11第一节缓冲溶液及缓冲作用原理2、缓冲作用原理l（1）加入少量强酸（Addingasmallamountofacid）

当向混合溶液中加入强酸时，溶液中的H3O+浓度增加，但Ac-能接受H3O+的质子，转变成HAc，使平衡向左移动。由于加入的强酸量比较少，大量的Ac-仅少部分与H3O+反应，达到新的平衡时，Ac-的离子略有降低，HAc分子的浓度略有升高，而H+浓度几乎没有升高，所以溶液的pH值基本保持不变。Ac-叫做抗酸成分。第一节缓冲溶液及缓冲作用原理2022/11/11（1）加入少量强酸（Addingasmallamoun（2）加入少量强碱（Addingasmallamountofbase）

当向混合溶液中加入强碱时，溶液中的OH-浓度增加，OH-与H3O+反应生成H2O，从而使H3O+减少，使平衡向右移动，促使HAc离解生成H3O+。与OH-反应所消耗的H3O+由HAc离解生成H3O+来补充，达到新的平衡时，HAc的浓度略有降低，Ac-离子的浓度略有升高，而H3O+浓度几乎没有降低，所以溶液的pH值基本保持不变。HAc叫做抗碱成分。第一节缓冲溶液及缓冲作用原理2022/11/11（2）加入少量强碱（Addingasmallamoun（3）稀释（Dilution）

当缓冲溶液稀释时，H3O+离子的浓度改变不大，其原因是稀释了共轭酸和共轭碱相同的倍数。第一节缓冲溶液及缓冲作用原理3、缓冲系类型

（CompositionandTypeofbuffersolution）

对于其它类型的缓冲溶液与HAc–NaAc所组成的缓冲溶液类似。由一种共轭酸和相应的共轭碱组成的缓冲溶液，在溶液中都存在着如下的质子转移平衡：

A+H2OB+HO3+2022/11/11（3）稀释（Dilution）第一节缓冲溶液及缓冲作用

抗酸时，消耗共轭碱，平衡向左移动，同时产生共轭酸；抗碱时，消耗共轭酸，平衡向右移动，同时产生共轭碱。因此，溶液的pH值保持基本不变。像这种弱酸及其共轭碱组成的混合液，只要具有足够的浓度，就具有缓冲作用。A称为抗碱成分，B称为抗酸成分，这两种成分合称缓冲系（buffersystem）或缓冲对（bufferpair）。第一节缓冲溶液及缓冲作用原理2022/11/11抗酸时，消耗共轭碱，平衡向左移动，同时产生共3、缓冲系类型

（CompositionandTypeofbuffersolution）（1）弱酸及其它的共轭碱（盐）组成的缓冲系

[Weakacidanditsconjugatebase(salt)]

HAc-NaAc,H2CO3-NaHCO3Z=0,A0-B-（2）弱减及其它的共轭酸（盐）组成的缓冲系

[Weakbaseanditsconjugatebase(salt)]

NH3·H2O-NH4Cl，ph-+NH3--ph–NH2Z=+1,A+-B0

（3）多元酸的酸式盐及其它的次级盐组成的缓冲系

[Polyproticacidsaltanditsconjugate]

NaHCO3-Na2CO3；NaH2PO4-Na2HPO4Z=-1,A--B2

第一节缓冲溶液及缓冲作用原理2022/11/113、缓冲系类型（CompositionandType【内容提要】一、缓冲溶液pH的计算公式二、缓冲溶液pH的计算第二节缓冲溶液的pH(ThepHofBufferSolution)2022/11/11【内容提要】第二节缓冲溶液的pH(ThepHof3.2缓冲溶液的pH值ThepHofBufferSolution1、缓冲溶液pH值的计算公式（亨德森-哈塞尔巴赫方程式）

（HendersonHasselbalchequation）

HA(aq)H+

(aq)+A-

(aq)

[H+][A-]Ka=--------------[HA][HA][H+]=Ka

--------[A-][HA]

-log[H+]=-logKa

-log-------

[A-]2022/11/113.2缓冲溶液的pH值ThepHofBuffer3.2缓冲溶液的pH值ThepHofBufferSolution

[HA][A-]pH=pKa-log--------=pKa+log--------[A-][HA]

[base]pH=pKa+log---------[acid]

这就是亨德森-哈塞尔巴赫方程式（Henderson-Hasselbalchequation）2022/11/113.2缓冲溶液的pH值ThepHofBuffer缓冲溶液的pH值ThepHofBufferSolutionHA的浓度为c(HA)(或称起始浓度,配制浓度)，NaA的浓度为c(NaA)；HA解离部分的浓度为c'(HA)。则：[HA]平=c(HA)-c'(HA)[A-]平=c(NaA)+c'(HA)[HA]平≈c(HA)

，[A-]平≈c(NaA)＝c(A-)*又可表示为：

[A]

pH=pKa+log---------[HA]c(A)pH≈pKa+log---------c(HA)c（共轭碱）pH≈pKa+log-------------c（共轭酸）2022/11/11缓冲溶液的pH值ThepHofBufferSolu3.2缓冲溶液的pH值ThepHofBufferSolution对于具体的缓冲系：（1）HAc–NaAc缓冲系[HA][共轭酸][H+]=Ka

--------=Ka

--------[A-][共轭碱]

（2）NH4Cl–NH3缓冲系

[NH3][共轭碱][OH-]=Kb--------=Kb

--------[NH4+][共轭酸]

2022/11/113.2缓冲溶液的pH值ThepHofBuffer3.2缓冲溶液的pH值ThepHofBufferSolution由上面公式可知:

(1)缓冲溶液的pH值取决于共轭酸的Ka

和缓冲溶液的缓冲比值（bufferratio，

ra）即[共轭酸]/[共轭碱]。

（ThepHofabuffersolutiondependsontheKaofconjugateacidandtheratioofconjugateacidandconjugatebase.Theratioiscalledbufferratio）（2）同一缓冲系，当温度和Ka一定时，其pH值取决于缓冲比。只要改变缓冲比，可在一定范围内配制不同pH值的缓冲溶液。（Forcertainbuffersolution,atagiventemperature,Kaisaconstant.pHdependsonthebufferratio.Wecandesigndifferentbuffersolutionsbychangingthebufferratio）（3）当缓冲比等于1，即[共轭酸]=[共轭碱]时，缓冲溶液的pH值等于组成缓冲溶液的弱酸的pka。

（

Whenbufferratio=1,[A-]=[HA],pH=pKa）2022/11/113.2缓冲溶液的pH值ThepHofBuffer3.2缓冲溶液的pH值ThepHofBufferSolution（4）加入少量水稀释，若只考虑体积变化，缓冲比不变。实际上溶液稀释时可改变溶液的离子强度和弱酸的电离度，缓冲比随之改变，必然引起pH值的改变。若稀释后的体积改变不大时，pH值的改变是很小的。（Whenbuffersolutionisdiluted,thebufferratioisnotchanged,sopHofbuffersolutionisnotchanged）（5）pKa=-logKaH2PO4--HPO42-

NH4+-

NH3

2022/11/113.2缓冲溶液的pH值ThepHofBuffer3.2缓冲溶液的pH值ThepHofBufferSolution若缓冲溶液中弱酸及其共轭碱的浓度相同，c(A)=c(B)时，可改写为：c（B）V（B）pH=pKa+log------------------c（A）V（A）

V（B）pH=pKa+log---------

V（A）

2022/11/113.2缓冲溶液的pH值ThepHofBuffer3.2缓冲溶液的pH值ThepHofBufferSolution若缓冲溶液的体积以V表示，若以nA、nB

分别表示的溶液中所含共轭酸和共轭碱的物质的量，则

n（B）n（B）c（A）=

--------c（HA）=

--------VV则：n（B）pH=pKa+log---------n（A）

nBpH=pKa+log-----nA

亨德森-哈塞尔巴赫方程式（Henderson-Hasselbalchequation）

2022/11/113.2缓冲溶液的pH值ThepHofBuffer

3.2缓冲溶液的pH值ThepHofBufferSolution2、缓冲溶液的pH值计算[例4-1]计算1.0mol/LHAc和1.0mol/LNaAc缓冲系的pH值。pKa

HAc=4.75

[A-]1.0pH=pKa+log-------=4.75+log------[HA]1.0=4.752022/11/113.2缓冲溶液的pH值ThepHofBuffer3.2缓冲溶液的pH值ThepHofBufferSolution[例4-2]计算0.10mol·L-1NH320ml和0.20mol·L-1NH4Cl15ml混合溶液的pH值。解：此混合溶液的缓冲系为NH4+-NH3，查表知：pKa(NH4+)=9.25，代入公式得=9.25-0.17=9.082022/11/113.2缓冲溶液的pH值ThepHofBuffer3.2缓冲溶液的pH值ThepHofBufferSolution

[例4-3]在100ml的

0.1mol/L[HCl]溶液中加入400ml0.1mol/L[NH3]溶液，该溶液的pH是多少?(pkb=4.75)

解：[acid]=[NH4+]=(100×0.1)/500=10/500(mol/L)[base]=[NH3]=(400×0.1-100×0.1)/500=30/500(mol/L)pKa(NH4+)=14-4.75=9.25

[base]30/500pH=pKa+log---------=9.25+log---------=9.73[acid]10/5002022/11/113.2缓冲溶液的pH值ThepHofBuffer3.2缓冲溶液的pH值ThepHofBufferSolution[例4-4]取0.10mol·L-1KH2PO410ml与0.20mol·L-1Na2HPO41.0ml混合,求其混合溶液的pH值。解：此混合溶液的缓冲系为H2PO4--HPO42-，查表知H2PO4-的pKa2=7.21，代入公式得

=7.21-0.70=6.512022/11/113.2缓冲溶液的pH值ThepHofBuffer3.2缓冲溶液的pH值ThepHofBufferSolution补1：在烧杯中盛放20.00mL

0.10mol·L-1NH3·H2O溶液,逐步滴入0.10mol·L-1HCl溶10.00mL,求此混合溶液的pH值.(pKb=4.75).补2:取50.00mL0.10mol·L-1某一元弱酸溶液与20.00mL

0.10mol·L-1KOH溶液混合,将此液稀释至100mL测出此液的pH值为5.25,求此一元弱酸的电离常数是多少?补3:

298K时,将150mL0.2mol·L-1NaAc溶液与50

mL0.1mol·L-1H2S04混合,求混合溶液的pH值,若混合溶液中含有10-5

mol·L-1Fe3+杂质,判断有无沉淀产生?(pKa=4.75,Ksp=1.1×10-36

)2022/11/113.2缓冲溶液的pH值ThepHofBuffer解题思路:

加入HCl后,进行如下反应:NH3·H2O+HCl=NH4Cl+H2O

由此知,反应后:nNH3=20.00×0.100–10.00×0.100=1(mmol)nNH4+=nHCl=0.100×10.00=1(mmol)

由得,

所以,pH=14.0–4.75=9.25补1：2022/11/11解题思路:补1：2022/11/10解题思路:

反应:HA+KOH=KA+H2O

平衡后:[HA]=(50×0.10–20×0.10)/100=0.03(mol·L-1)[KA]=(20×0.10)/100=0.02(mol·L-1)

由得,

所以,kHA=3.75×10-6补2:2022/11/11解题思路:补2:2022/11/10补3:解题思路:

混合溶液中的反应:2NaAc+H2SO4=Na2SO4+2HAc

由等物质的量规则知:[NaAc]=(150×0.20–50×0.10)/200=0.03(mol·L-1)[HAc]=(2×50×0.10)/200=0.05(mol·L-1)

由得,

所以,pH=5.15pOH=8.85[OH]=1.40×10-9mol·L-1

又Fe3++3OH-=Fe(OH)3

Qi=[Fe3+][OH-]3=2.74×10-32＞1.1×10-36

故有Fe(OH)3沉淀产生.

2022/11/11补3:解题思路:2022/11/10第三节缓冲容量和缓冲范围【内容提要】一、缓冲容量二、影响缓冲容量的因素三、缓冲容量与pH值的关系

2022/11/11第三节缓冲容量和缓冲范围【内容提要】2022/11/13.3缓冲溶液的缓冲容量CapacityofBufferSolution（1）缓冲容量的概念（Conceptofbuffercapacity）

缓冲容量(β)在数值上等于单位体积（1L或1ml）的缓冲溶液的pH值改变一个单位所需外加一元强酸或者一元强碱的物质的量（mol或mmol）其数学表达式为：（Thebuffercapacity(β)istheamount-of-substanceofstrongacidorbaseperliterneededtoproduceaunitchangeinpH.）

2022/11/113.3缓冲溶液的缓冲容量CapacityofBuff3.3缓冲溶液的缓冲容量CapacityofBufferSolution

ΔbΔaβ=----------=-----------|ΔpH||ΔpH|

Δb、Δa分别为单位体积中加入一元强碱、一元强酸的微小量，

ΔpH值为加入强碱、强酸后溶液pH值的改变量。

2022/11/113.3缓冲溶液的缓冲容量CapacityofBuff3.3缓冲溶液的缓冲容量CapacityofBufferSolution

β值越大，就相当于使单位体积缓冲溶液的pH值改变1个单位所需要加入强酸或强碱的量越多，缓冲能力越大。缓冲容量只是在一定范围内的平均值，加入强酸或强碱的量越少，pH值的改变量越小，缓冲容量的计算值越准确：dbdaβ=----------=-----------|dpH||dpH|缓冲容量单位是mol·L-1·pH-1。2022/11/113.3缓冲溶液的缓冲容量CapacityofBuff3.3缓冲溶液的缓冲容量CapacityofBufferSolution

缓冲溶液pH值每发生一微小变化，都有相应的缓冲容量，换言之，缓冲容量是随着pH值的改变而改变的，这种变化关系如图：

图3–1缓冲容量与pH值的关系a-HCl;b,c-HAc-NaAc;d-0.05mol/LKH2PO4-NaOH;e-0.05mol/LH3BO3-NaOH;f-NaOH2022/11/113.3缓冲溶液的缓冲容量CapacityofBuff3.3缓冲溶液的缓冲容量CapacityofBufferSolution（2）影响缓冲容量的因素（FactorsofInfluencingBuffercapacity）

缓冲容量的大小取决于缓冲溶液的总浓度和缓冲比。（2.1）缓冲溶液总浓度对缓冲溶液的影响

2022/11/113.3缓冲溶液的缓冲容量CapacityofBuff3.3缓冲溶液的缓冲容量CapacityofBufferSolution

当缓冲比一定时,缓冲溶液的总浓度越大,则缓冲容量就越大(如上图曲线b和c).此变化关系还可以用下表实例说明:

Table3-1:

therelationshipbetweencapacityandconcentration------------------------------------------------------------

Buffer[Ac-](mol/L)[HAc]ratioctotal

β(molL-1pH-1)

------------------------------------------------------------

10.10.11:10.20.11520.020.021:10.040.023

-------------------------------------------------------------2022/11/113.3缓冲溶液的缓冲容量CapacityofBuff3.3缓冲溶液的缓冲容量CapacityofBufferSolution

(2.2)缓冲比对缓冲容量的影响:

当缓冲溶液的总浓度一定时,缓冲容量是随着缓冲比的变化而变化的（见上图的曲线b、c、d、e）。

当缓冲比等于1时，即溶液的pH=pKa时，

缓冲容量最大，在曲线上是极大值；而缓冲比远离1，即pH远离pKa时，缓冲容量变小，缓冲比偏离1越远，缓冲容量越小。此变化关系还可以用下表实例说明:2022/11/113.3缓冲溶液的缓冲容量CapacityofBuffTable3-2:therelationshipbetweencapacityandbufferratio

----------------------------------------------------------------------------------Buffer[Ac-](mol/L)[HCl]ratioctotal

β(molL-1pH-1)

-------------------------------------------------------------------------------------

10.0950.00519:10.10.010920.090.019:10.10.020730.050.051:10.10.057640.010.091:90.10.020750.0050.0951:190.10.0109-------------------------------------------------------------------------------2022/11/11Table3-2:therelationshipbe3.3缓冲溶液的缓冲容量CapacityofBufferSolution（2.3）缓冲溶液的缓冲范围

一般认为,当缓冲比小于1/10或大于10/1,相应地溶液的pH值小于pKa–1或

pKa+1,时,缓冲容量已太小,溶液已失去缓冲能力.(Whentheratio([A-]/[HA])＜1/10or＞10/1,inotherwordspH＜pKa–1orpH＞pKa+1,thesolutionlosesbufferability)

缓冲溶液的pH值在pH=pKa±1区间时,缓冲溶液才具有缓冲能力。缓冲溶液具有缓冲能力的pH范围pH=pKa±1，称为缓冲范围（bufferrange）。

(onlyintherange,pH=pKa±1thebufferiseffective.Thisrangeiscalledbufferrange。）2022/11/113.3缓冲溶液的缓冲容量CapacityofBuff3.3缓冲溶液的缓冲容量CapacityofBufferSolution

Figure:DistributioncurvesforaceticacidandacetateionasafunctionofpH.2022/11/113.3缓冲溶液的缓冲容量CapacityofBuff3.3缓冲溶液的缓冲容量CapacityofBufferSolutionFigure:Distributioncurvesforcarbonicacid,bicarbonateion,andcarbonicion,asafunctionofpH.2022/11/113.3缓冲溶液的缓冲容量CapacityofBuff【内容提要】一、缓冲溶液的配制原则二、缓冲溶液的配制第四节缓冲溶液的配制

2022/11/11【内容提要】第四节缓冲溶液的配制20223.4缓冲溶液的配制DesigningandPreparationofBuffers（1）缓冲溶液的配制规则

(PreparingPrincipleofBufferSolution)

(1)选择合适缓冲系：(Choosethesuitablebuffersystem)

pH=4.2buffersolution,HAc-NaAc,pKa=4.75,bufferrange:3.7-5.6

要有多种缓冲系可供选择，则应该尽可能选择更接近欲配制的pH值缓冲系，这样的缓冲溶液的缓冲比尽量等于1，使得缓冲能容量最大。

pH=5.2buffersolution,HAc-NaAc,pKa=4.75KOOCC6H4COOH-KOOCC6H4COONa,

pKa=5.42022/11/113.4缓冲溶液的配制DesigningandPrep3.4缓冲溶液的配制DesigningandPreparationofBuffers要有适当的总浓度:Choosethesuitabletotalconcentration

一般缓冲溶液总浓度在0.05～0.2mol·L–1

，缓冲容量为0.01～0.1之间.(总浓度太低，缓冲容量过小，总浓度太高，离子强度太大，配制的缓冲溶液的pH值必须校正。)3.根据所要求的pH值和所选用缓冲系中的共轭酸的pKa,计算各种缓冲成分所需的量.4.按照计算结果,将所需的共轭酸和共轭碱溶液混合均匀,即可得到一定pH值和一定体积的缓冲溶液.2022/11/113.4缓冲溶液的配制DesigningandPrep3.4缓冲溶液的配制DesigningandPreparationofBuffers(2)缓冲溶液的配制:

(2.1)以相同浓度的共轭酸和共轭碱来配制:

先配制出相同浓度的共轭酸和共轭碱溶液,然后根据缓冲溶液的pH计算公式计算出所需的共轭酸和共轭碱的体积数混合,就可以得到要配制的缓冲溶液.

设需配制溶液的总体积为V,共轭酸的体积为VA和共轭碱VB,混合溶液的浓度为C,

则,cVAcVB

[A]=-------[B]=-------VB=V－VAVV

VBV－VA

pH=pKa+lg------=pKa

+lg---------VA

VA2022/11/113.4缓冲溶液的配制DesigningandPrep3.4缓冲溶液的配制DesigningandPreparationofBuffers例1.如何配制pH=5.00,具有中等缓冲能力的缓冲溶液100mL?解:(1)选择合适的缓冲系,HAc-Ac-(2)选总浓度:所配制的缓冲溶液是中等缓冲能力,总浓度可选0.1mol·L–1

(3)计算所需HAc、NaAc的量。

[Ac]100－VApH=pKa+log---------=4.75+log---------=5.00[HAc]VA

计算得,VA=36.00mL,VB=64.00mL.

(4)量取64.00mL0.1mol·L–1NaAc溶液

和36.00mL0.1mol·L–1HAc溶液混合均匀,即可得到pH=5.00,具有中等缓冲能力的缓冲溶液100mL2022/11/113.4缓冲溶液的配制DesigningandPrep3.4缓冲溶液的配制DesigningandPreparationofBuffers(2.2)在一定量弱酸中加入一定量的强碱配制缓冲溶液例2.用1.00mol·L-1NaOH中和1.00mol·L-1丙酸(用HPr代表)的方法，如何配制1000ml总浓度为0.100mol·L-1pH5.00的缓冲溶液。(已知丙酸的pKa=4.86)解：(1)1000ml缓冲溶液中缓冲物质总的物质的量皆由HPr提供。

设1000ml总浓度为0.1mol·L-1的缓冲溶液需1.00mol·L-1

HPr为xml则0.1×1000=1.00xx=

100(ml)

加入丙酸的物质的量为：100×1=100mmol2022/11/113.4缓冲溶液的配制DesigningandPrep3.4缓冲溶液的配制DesigningandPreparationofBuffers(2)设需加入1mol·L-1NaOH为Vml

则生成的丙酸钠为V×1=Vmmol总的物质的量为100mmol，全部由丙酸提供。取1.00mol·L-1丙酸100ml，1.00mol·L-1

NaOH58.0ml加水至1000ml，即得总浓度为0.100mol·L-1pH5.00的丙酸缓冲溶液1000ml。

V=58.0（ml）2022/11/113.4缓冲溶液的配制DesigningandPrep3.4缓冲溶液的配制DesigningandPreparationofBuffers

Example3:WewanttoprepareabuffersolutionofpH=5.10,calculatethevolumeof0.1mol/LNaOHweshouldaddinthesolutionof100ml0.1mol/LHCl?

buffersystem:HAc/Ac-,pKa=4.75HAc+OH-→Ac-+H2OAddednNaOH=producednAc-=neutralizednHAc

SupposeaddxmlNaOH,nAc-=0.1xnHAc=0.10×100–0.1xpH=pKa+log(nAc-/nHAc)5.10=4.75+log[0.10x/(0.10×100–0.1x)]x=69.1ml

take69.1ml0.10mol/LNaOHsolution,addtothe100ml0.1mol/LHAcsolution,then,mixedcompletely.YougotabuffersolutionofpH5.10.2022/11/113.4缓冲溶液的配制DesigningandPrep3.4缓冲溶液的配制DesigningandPreparationofBuffers[补例]配制1LpH=10.0的NH3-NH4Cl缓冲溶液，已用去350ml15mol·L-1氨水，问需氯化铵多少克？已知Kb(NH3)=1.8×10-5，M(NH4Cl)=53.5gmol-1。解:即：pKa＝9.25m(NH4Cl)=50g2022/11/113.4缓冲溶液的配制DesigningandPrep3.4缓冲溶液的配制DesigningandPreparationofBuffers补例1:欲配制pH=5.00缓冲溶液,计算在50mL0.1mol·L–1HAc溶液应加入0.1mol·L–1NaOHmL溶液若干毫升?补例2:已知,25℃时,HAc的Ka=1.76×10–5,H2CO3的Ka1=1.76×10–7,

H3PO4的Ka1=1.76×10–3,问:配制pH=4.75的缓冲溶液选用哪种酸最好?计算需要要这种酸多少克与NaOH多少克才能配制1L总浓度为1mol·L–1

的缓冲溶液?补例3:欲配制500mLpH=5.00缓冲溶液,若原始溶液中HAc浓度为0.2mol·L–1,需加入NaAc·3H2O多少克?(忽略体积变化)若用6.0mol·L–1

HAc溶液配制原始溶液需多少毫升?配制时如何具体操作?(Ka=1.76×10–5,MNaAc·H2O)2022/11/113.4缓冲溶液的配制DesigningandPrep补例1解题思路:

混合溶液中的反应:HAc+NaOH=NaAc+H2O

由等物质的量规则知:被中和的HAc的物质的量=生成的NaAc的物质的量=被加入的NaOH的物质的量设需加入NaOH的体积为zml,则加入NaOH的物质的量为0.1zmol,配制成缓冲溶液的总体积为Vml,其值等于(50+z)ml

所以[Ac-]=0.10z/V(mol·L-1)[HAc]=(0.5-0.1z)/V(mol·L-1)

由得解得·z=32.0ml

在50.0mlHAc溶液中加入32.0ml0.1mol·L-1NaOH溶液,然后混合、摇匀即得pH=5.00的缓冲溶液。2022/11/11补例1解题思路:2022/11/10补例2解题思路:(1)选择HAc最好（配制pH=4.75的缓冲溶液，pka=4.75）(2)设需要HAc为xmol,NaOH为ymolHAc+NaOH=NaAc+H2O由等物质的量规则知:[HAc]=x–y[Ac-]=y;又知,缓冲溶液的浓度为1mol·L-1,所以有,[HAc]+[Ac-]=1mol·L-1故有

解得,x=1.0moly=0.5mol;HAc、NaOH的质量分别为60g、20g2022/11/11补例2解题思路:2022/11/10补例3解题思路:

(1)配制pH=5.00的缓冲溶液，[H+]=1.0×10-5mol·L-1

由得故NaAc·3H2O的质量为：0.352×136×0.500=23.94（g）

(2)设需要6molHac溶液为xml

则，6.0×x=0.2×500，x=16.67ml(3)称取的质量分别为23.94gNaAc·3H2O于烧杯中,加入少量的蒸馏水溶解,再加16.67ml6mol·L-1HAc溶液,加蒸馏水至500ml,摇匀即可得到pH=5.00ml的缓冲溶液.2022/11/11补例3解题思路:2022/11/103.4缓冲溶液的配制DesigningandPreparationofBuffers根据Henderson-Hasselbaleh方程式配制的缓冲溶液的pH是近似的*。为了能准确而又方便地配制所需pH的缓冲溶液，科学家们经过精密细致的研究，制订了许多配制准确pH缓冲溶液的配方，根据这些现成的配方进行配制，就可得到所需pH的缓冲溶液。

2022/11/113.4缓冲溶液的配制DesigningandPrep第5节常用的缓冲溶液Buffersolutionmostinuse

1.校正PH用的基准溶液在一定温度下其pH值准确已知；在偶然沾污的条件下，pH值基本不变。

五种基准溶液:酒石酸体系,磷酸盐(1:1)体系,磷酸盐(1:3.5)体系,邻苯二甲酸盐体系,硼砂体系.2022/11/11第5节常用的缓冲溶液Buffersolutionmo3.5常用的缓冲溶液Buffersolutionmostinuse

2.实用缓冲体系适用于生理学要求的缓冲溶液pH在6～9之间，缓冲物质不应参与或影响生化反应。基本上符合生理、生化要求的缓冲系是三（羟甲基）甲胺及其盐酸盐。符号:Tris－Tris·HCl

在Tris缓冲溶液中加入NaCl是为了调节离子强度至0.16，使其溶液与生理盐水等渗。2022/11/113.5常用的缓冲溶液Buffersolutionmo3.5缓冲溶液在医学上的应用

Theapplicationofbuffersolutiontomedicalscience血液的pH值:

7.36～7.44血浆中的缓冲系（Intracellularbuffers）：

H2CO3-HCO3-,H2PO4--HPO42-,HnP-Hn-1P-血浆中红细胞内的缓冲系[extracellularbuffers

(inplasma)]:

HHbO2-HbO2-,HHb-Hb-,H2CO3-HCO3-,H2PO4--HPO42-2022/11/113.5缓冲溶液在医学上的应用

Theapplicatio3.5缓冲溶液在医学上的应用

TheapplicationofbuffersolutiontomedicalscienceH2CO3

==

H++HCO3-

whenanacidisadded

HCO3-+H+==

H2CO3

whenabaseisadded

H2CO3+OH-==H2O+HCO3-

Whatistheratioof[HCO3-]:[H2CO3]requiredtomaintainapHof7.4inthebloodstream?(giventhattheKaforH2CO3inbloodis8.0×10-7)2022/11/113.5缓冲溶液在医学上的应用

Theapplicatio3.5缓冲溶液在医学上的应用

TheapplicationofbuffersolutiontomedicalscienceSolution:

ForasolutionwhosepHis7.4,[HCO3-]pH=pKa+log---------------[H2CO3][HCO3-]7.4=-log(8.0×10-7)+log-------------[H2CO3][HCO3-]20------------=-------[H2CO3]12022/11/113.5缓冲溶液在医学上的应用

Theapplicatio3.5缓冲溶液在医学上的应用

TheapplicationofbuffersolutiontomedicalscienceH2CO3H++HCO3-肾kidneyOH-H+肺Lung

CO2+H2O2022/11/113.5缓冲溶液在医学上的应用

Theapplicatio3.5缓冲溶液在医学上的应用

Theapplicationofbuffersolutiontomedicalscience

HHbO2-HbO2-,HHb-Hb-,

intissue:CO2+H2O+Hb-==HHb+HCO3-

inlung:

HCO3-+HHbO2==HbO2-+H2O+CO2

静脉Vein动脉Artery2022/11/113.5缓冲溶液在医学上的应用

Theapplicatio缓冲溶液的概念和缓冲作用原理缓冲溶液的pH值缓冲容量缓冲溶液配制缓冲溶液在医学上的应用第三章缓冲溶液2022/11/11缓冲溶液的概念和缓冲作用原理缓冲溶液的pH值缓冲容量缓冲溶液一、缓冲溶液的缓冲作用和组成二、缓冲类型缓冲溶液及缓冲机制缓冲溶液的pH一、缓冲容量ΔbΔaβ=----------=-----------|ΔpH||ΔpH|

二、影响缓冲容量的因素

三、缓冲溶液具有缓冲能力的pH范围

pH=pKa±1，称为缓冲范围一、缓冲溶液pH的计算公式[base]pH=pKa+log---------[acid]二、缓冲溶液pH的计算缓冲容量和缓冲范围2022/11/11一、缓冲溶液的缓冲作用和组成缓冲溶液及缓冲机制缓冲溶液的pH一、缓冲溶液的配制原则二、缓冲溶液的配制缓冲溶液的配制一般缓冲溶液总浓度在0.05-0.2mol·L–1，缓冲容量为0.01-0.1之间.血液的pH值:血浆中的缓冲系

7.36～7.44H2CO3-HCO3-、H2PO4--HPO42-,HnP-Hn-1P-血浆中红细胞内的缓冲系：HHbO2-HbO2-,HHb-Hb-,H2CO3-HCO3-,H2PO4--HPO42-缓冲溶液在医学上的应用2022/11/11一、缓冲溶液的配制原则缓冲溶液的配制一般缓冲溶液总浓度血液的作业：1、2、7、9、102022/11/11作业：1、2、7、9、102022/11/10第三章缓冲溶液

ChapterThree

BufferSolution2022/11/11第三章缓冲溶液ChapterThreeBu主要内容缓冲溶液的概念和缓冲作用原理第三章缓冲溶液（BufferSolution）缓冲溶液的pH值缓冲容量缓冲溶液配制缓冲溶液在医学上的应用2022/11/11主要内容缓冲溶液的概念和缓冲作用原理第三章缓冲溶液（Buf【内容提要】一、缓冲溶液的缓冲作用和组成二、缓冲类型第一节缓冲溶液及缓冲作用原理2022/11/11【内容提要】第一节缓冲溶液及缓冲作用原理2022/11实验1：25

oC时，纯水的pH=7.00,

在1L纯水溶液中加入0.01mol的强酸(HCl)或0.01mol强碱(NaOH)，溶液的pH发生了显著变化，改变了5个pH单位。结论：

纯水易受外加少量强酸或强碱的影响，pH发生显著变化。*纯水不具有抵抗外加少量强酸或强碱而使溶液的pH保持基本不变的能力。*第一节缓冲溶液及缓冲作用原理2022/11/11实验1：25oC时，纯水的pH=7.00,第一节缓实验2：