医用基础化学缓冲溶液专家讲座

第三章缓冲溶液第一节缓冲溶液及缓冲机制第二节缓冲溶液pH值第三节缓冲容量和缓冲范围第四节缓冲溶液配制第五节血液中缓冲系医用基础化学缓冲溶液专家讲座第1页教学要求掌握缓冲溶液组成和缓冲机制熟练进行缓冲溶液pH值计算熟悉缓冲容量概念及其影响原因熟悉缓冲溶液配制熟悉缓冲溶液在医学上意义医用基础化学缓冲溶液专家讲座第2页100mLHClpH=5.00医用基础化学缓冲溶液专家讲座第3页滴加少许强酸、强碱后pH改变很大滴加1ml1mol·L-1HCl滴加1ml1mol·L-1NaOH医用基础化学缓冲溶液专家讲座第4页100mL醋酸和醋酸钠溶液pH=5.00医用基础化学缓冲溶液专家讲座第5页滴加少许强酸、强碱pH几乎不变滴加1ml1mol·L-1HCl滴加1ml1mol·L-1NaOH医用基础化学缓冲溶液专家讲座第6页实验小结100mLHClpH=5.00滴加1ml1mol·L-1HClpH=2.00滴加1ml1mol·L-1NaOHpH=12.00100mLHAc~NaAcpH=5.00滴加1ml1mol·L-1HClpH=5.02滴加1ml1mol·L-1NaOHpH=4.98医用基础化学缓冲溶液专家讲座第7页第一节缓冲溶液及缓冲机制一、缓冲溶液缓冲作用和组成缓冲溶液：能够抵抗外来少许强酸、强碱或稍加稀释而保持pH基本不变溶液缓冲作用：缓冲溶液对强酸、强碱或稀释抵抗作用医用基础化学缓冲溶液专家讲座第8页一、缓冲溶液组成缓冲溶液组成普通分为三类：1.弱酸及其共轭碱组成缓冲液HAc–Ac-,HCN–CN-,H2CO3–HCO3-

2.弱碱及其共轭酸组成缓冲液NH3–

NH4+,CH3NH2–

CH3NH3+

…3.酸式盐及其共轭碱组成缓冲液H2PO4-–

HPO42-,HCO3-

–

CO32-…甲胺-甲胺盐酸盐医用基础化学缓冲溶液专家讲座第9页缓冲溶液由有足够浓度一对共轭酸碱正确两种物质组成组成缓冲溶液共轭酸碱对被称为缓冲系(buffersystem)或缓冲对(bufferpair)。医用基础化学缓冲溶液专家讲座第10页二、缓冲机制NaAcNa＋＋Ac-

抗酸成份：缓冲对中共轭碱抗碱成份：缓冲对中共轭酸医用基础化学缓冲溶液专家讲座第11页第二节缓冲溶液pHNaBNa＋＋B-

Henderson-Hasselbalch方程式缓冲比医用基础化学缓冲溶液专家讲座第12页公式几个变形若用一样浓度弱酸和其共轭碱来配制缓冲溶液，可用以下公式医用基础化学缓冲溶液专家讲座第13页结论：缓冲溶液pH取决于缓冲系中弱酸pKa，温度对其有影响同一缓冲系缓冲溶液，pH随缓冲比改变而改变缓冲溶液在稍加稀释时，pH基本不变。只有当稀释到一定程度（溶液电离度和离子强度发生较大改变），溶液pH会发生改变。缓冲比等于1时，pH＝pKa医用基础化学缓冲溶液专家讲座第14页例题计算0.10mol·L-1NH350mL和0.20mol·L-1NH4Cl30mL混合溶液pH。K(NH3)=1.79×10-5pH＝9.17医用基础化学缓冲溶液专家讲座第15页例题

计算：1.0.50mol·L-1HAc和0.50mol·L-1NaAc混合溶液pH。2.在上述1.0L缓冲溶液中加入0.020mol固体NaOH后，溶液pH。3.在上述1.0L缓冲溶液中加入0.020molHCl后，溶液pH。K(HAc)=1.76×10-5pH=4.74pH=4.81pH=4.67医用基础化学缓冲溶液专家讲座第16页例题：“将NH3-NH4Cl缓冲溶液稀释一倍，溶液中[OH-]降低到原来1/2”，对吗？答：错！医用基础化学缓冲溶液专家讲座第17页思索题：判断正误：0.1mol·L-1HAc与0.1mol·L-1NaAc等体积混合配制缓冲溶液pH=4.75，是酸性溶液，所以只能抗碱不能抗酸。医用基础化学缓冲溶液专家讲座第18页第三节缓冲容量和缓冲范围一、缓冲容量定义：单位体积缓冲溶液pH改变1时，所需加入一元强酸或一元强碱物质量衡量缓冲能力大小尺度defdn和V一定，|dpH|愈小，β愈大，缓冲能力越强加入微小量一元强酸或一元强碱物质量pH微小改变量恒大于0|dpH|和V一定，dn愈大，β愈大，缓冲能力越强mol·L-1·pH-1医用基础化学缓冲溶液专家讲座第19页缓冲容量与缓冲溶液浓度关系[HB][B-]缓冲容量随缓冲溶液pH改变而改变c总＝[HB]+[B-]缓冲容量随缓冲溶液[HB]、[B-]及c总改变而改变医用基础化学缓冲溶液专家讲座第20页影响缓冲容量原因(1)0.05mol·L-1HCl(4)0.05mol·L-1KH2PO4+NaOH(2)0.1mol·L-1HAc+NaOH(5)0.05mol·L-1H3BO3+NaOH(3)0.2mol·L-1HAc+NaOH(6)0.02mol·L-1NaOH4.75医用基础化学缓冲溶液专家讲座第21页影响缓冲容量原因3.缓冲比一定时，总浓度越大缓冲容量越大2.总浓度一定时，缓冲比为1:1时，缓冲容量极大1.强酸、强碱溶液，浓度越大，缓冲容量越大4.不一样缓冲系，c总相同，β极大相同医用基础化学缓冲溶液专家讲座第22页例题：以下溶液β最大是：A.1L中含0.06molHAc与0.03molNaAcB.1L中含0.05molHAc与0.04molNaAcC.1L中含0.02molHAc与0.07molNaAcD.1L中含0.01molHAc与0.08molNaAcc总都为0.09mol·L-1，再看缓冲比，哪个靠近1:1，所以选B医用基础化学缓冲溶液专家讲座第23页思索题：判断正误：0.1mol·L-1HAc与0.1mol·L-1NaOH等体积混合后，该溶液缓冲容量最大。医用基础化学缓冲溶液专家讲座第24页二、缓冲范围缓冲比大于10:1或小于1:10，缓冲溶液失去缓冲能力缓冲范围：pH＝pKa±1医用基础化学缓冲溶液专家讲座第25页第四节缓冲溶液配制一、缓冲溶液配制方法1.选择适当缓冲系pH在pKa±1范围内pH靠近pKa2.生物医学中配制缓冲溶液总浓度要适宜0.05～0.2mol·L－13.计算所需缓冲系各物质量4.校正医用基础化学缓冲溶液专家讲座第26页例题：已知:H3PO4各级酸常数是pKa1=2.12,pKa2=7.21,pKa3=12.67。问：欲配制pH=7.40缓冲溶液，应选择什么作缓冲对？而Ka2是H2PO4-酸常数，∴H2PO4-作共轭酸，则共轭碱就是HPO42-

解:∵pKa2=7.21最靠近7.40∴应该选择H2PO4-–HPO42-作缓冲系医用基础化学缓冲溶液专家讲座第27页例题：已知:pKa(HAc)=4.75,pKb(NH3)=4.75,pKa(H2PO4-)=7.21若配制pH=9缓冲溶液，选择下面哪个缓冲系最好？A.HAc-NaAcB.NH3-NH4ClC.NaH2PO4-Na2HPO4

B最好∵pKNH4+=14.00－4.75=9.25医用基础化学缓冲溶液专家讲座第28页例题：柠檬酸（H3Cit）及盐是一个多质子酸缓冲体系，惯用于培养基中。如在0.200mol·L-1柠檬酸500ml中，需加入0.400mol·L-1NaOH溶液多少毫升，才能配成pH＝5.00缓冲溶液？

（已知H3CitpKa1=3.13，pKa2=4.76，pKa3=6.40）解:选择缓冲系为：H2Cit－-HCit2－溶液中n(H3Cit)=0.200×0.500=0.100mol=n(H2Cit－)+n(HCit2－)医用基础化学缓冲溶液专家讲座第29页反应耗去NaOH物质量：

n(NaOH)＝1×0.0365+2×0.0635＝0.1635moln(NaOH)=c(NaOH)×V(NaOH)V(NaOH)=0.1635/0.400=0.4088L=408.8mL医用基础化学缓冲溶液专家讲座第30页思索题：缓冲溶液既能够用共轭酸碱对混合配制而成，也可用在某种弱酸中加入NaOH或在某种弱碱中加入HCl配制而成。在1L0.1mol·L-1HAc中加入少许固体NaOH，若溶液体积不变，问总浓度为多少？伴随NaOH不停加入，该缓冲溶液总浓度将怎样改变？医用基础化学缓冲溶液专家讲座第31页二、标准缓冲溶液溶液浓度

(mol

L-1)pH(25℃)pH(30℃)pH(35℃)酒石酸氢钾(KHC4H4O6)

饱和3.563.553.55邻苯二甲酸氢钾(KHC8H4O4)

0.054.014.014.02磷酸盐(KH2PO4-Na2HPO4)

0.025~0.0256.866.856.84硼砂(Na2B4O7·10H2O)

0.019.189.149.10医用基础化学缓冲溶液专家讲座第32页pKa1=2.98，缓冲范围为1.98～3.98pKa2=4.30，缓冲范围为3.30～5.30体系中有足够浓度抗酸、抗碱成份，且两个缓冲范围有重合，增强缓冲能力。医用基础化学缓冲溶液专家讲座第33页缓冲溶液缓冲对酒石酸氢钾(KHC4H4O6)

H2C4H4O6~HC4H4O6-HC4H4O6-~C4H4O62-邻苯二甲酸氢钾(KHC8H4O4)

H2C8H4O4~HC8H4O4-HC8H4O4-~C8H4O42-磷酸盐(KH2PO4-Na2HPO4)

H2PO4－~HPO42－硼砂(Na2B4O7·10H2O)

HBO2~NaBO2医用基础化学缓冲溶液专家讲座第34页第五节血液中缓冲系正常人血浆pH值约为7.35~7.456.10正常人血浆pH：医用基础化学缓冲溶液专家讲座第35页讨论：人体内正常血浆中缓冲能力最强缓冲系是

HCO3--CO2(aq)正常血浆中HCO3--CO2(aq)缓冲系缓冲比为