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文档简介

第四章缓冲溶液BufferSolution2026/11/101缓冲溶液医学知识讲座第1页第一节

缓冲溶液及缓冲机制1.缓冲溶液及其作用机制2.缓冲溶液组成2026/11/102缓冲溶液医学知识讲座第2页非缓冲溶液与缓冲溶液对比试验

试验1:0.10mol·L-1NaCl溶液pH约为7.0。2026/11/103缓冲溶液医学知识讲座第3页

试验2:

向上述0.10mol·L-1NaCl溶液内,滴加强酸HCl至c(HCl)=0.010mol·L-1,溶液pH由7.0变为2.0,改变了5个pH单位。2026/11/104缓冲溶液医学知识讲座第4页

试验3:

向0.10mol·L-1NaCl溶液内,滴加强碱NaOH至c(NaOH)=0.010mol·L-1,溶液pH由7.0变为12.0,改变了5个pH单位。2026/11/105缓冲溶液医学知识讲座第5页

试验4:

向含HAc和NaAc均为0.10mol·L-1混合溶液内,滴加强酸HCl至c(HCl)=0.010mol·L-1,溶液pH由4.75变为4.74,改变仅0.01pH单位。。2026/11/106缓冲溶液医学知识讲座第6页结论:

HAc—NaAc

混合溶液含有抵抗外来少许强酸、强碱而保持pH基本不变能力。2026/11/107缓冲溶液医学知识讲座第7页

(一)缓冲溶液(buffersolution)

能够抵抗外来少许强酸、强碱,或稍加稀释时可保持其pH基本不变溶液。

(二)缓冲作用(bufferaction)

缓冲溶液对强酸、强碱或稀释抵抗作用。一、缓冲溶液及其作用机制2026/11/108缓冲溶液医学知识讲座第8页

(三)缓冲溶液作用机制2026/11/109缓冲溶液医学知识讲座第9页

当加入少许强酸时,外来H+将质子传给Ac-,质子转移平衡左移,溶液pH保持基本不变。

当加入少许强碱时,OH-接收H3O+传递质子,质子转移平衡右移,补充消耗掉H3O+离子,而溶液pH保持基本不变。2026/11/1010缓冲溶液医学知识讲座第10页

结论:1.缓冲溶液中同时含有较大量抗碱成份和抗酸成份,反抗只是外来少许强酸、强碱。2.经过弱酸解离平衡移动,使溶液中H+离子或OH-离子浓度无显著改变,所以含有缓冲作用。2026/11/1011缓冲溶液医学知识讲座第11页

普通由含有足够浓度和一定百分比共轭酸碱正确两种物质组成。共轭酸称为抗碱成份,共轭碱称为抗酸成份。

组成缓冲溶液共轭酸碱正确两种物质合称为缓冲系(buffersystem)或缓冲对(bufferpair)。

缓冲溶液中弱酸或弱碱浓度之和即缓冲系总浓度。二、缓冲溶液组成2026/11/1012缓冲溶液医学知识讲座第12页

缓冲溶液组成:共轭酸碱对。可经过下述方法形成缓冲溶液。

(1)弱酸+共轭碱HAc(n1)+Ac-(n2)

(2)弱酸+少许强碱HAc(n1)+OH-(n2)HAc(n1-n2)+Ac-(n2)+H2O

(3)弱碱+少许强酸Ac-(n1)+H+(n2)Ac-(n1-n2)+HAc(n2)2026/11/1013缓冲溶液医学知识讲座第13页常见缓冲系2026/11/1014缓冲溶液医学知识讲座第14页

较浓强酸如HCl溶液或较浓强碱如NaOH溶液,当加入少许强碱或强酸时,其pH也基本保持不变。它们虽含有缓冲作用,但无抗稀释能力。因为这类溶液酸性或碱性太强,实际上极少看成缓冲溶液使用。2026/11/1015缓冲溶液医学知识讲座第15页第二节

缓冲溶液pH计算

1.缓冲溶液pH近似计算公式2.缓冲溶液pH计算公式校正2026/11/1016缓冲溶液医学知识讲座第16页一、缓冲溶液pH值近似计算公式

(一)Henderson—Hasselbalch方程式

以HB代表弱酸,并与B-组成缓冲溶液。2026/11/1017缓冲溶液医学知识讲座第17页

这是计算缓冲溶液pH方程式。式中pKa为弱酸解离平衡常数负对数,平衡浓度[B-]与[HB]比值称为缓冲比(buffer-componentratio)。

2026/11/1018缓冲溶液医学知识讲座第18页

设在缓冲溶液中弱酸HB初始浓度为c(HB),弱碱B-初始浓度为c(B-),已解离HB浓度为c′(HB),则HB和B-平衡浓度分别为:2026/11/1019缓冲溶液医学知识讲座第19页即2026/11/1020缓冲溶液医学知识讲座第20页

(二)Henderson—Hasselbalch方程式意义1.缓冲溶液pH首先取决于pKa,其次是缓冲比。pKa一定时,缓冲溶液pH随缓冲比改变而改变。当缓冲比等于1时,pH=pKa。2.弱酸解离常数Ka与温度相关,所以温度对缓冲溶液pH有影响。但温度影响比较复杂。2026/11/1021缓冲溶液医学知识讲座第21页3.在一定范围内加水稀释时,缓冲溶液缓冲比不变,由公式计算pH也不变,即缓冲溶液有一定缓冲能力。但稀释会引发离子强度改变,使HB和B-活度因子受到不一样程度影响,所以缓冲溶液pH也会随之有微小改变。若过分稀释,不能维持缓冲系物质足够浓度,缓冲溶液将丧失缓冲能力。2026/11/1022缓冲溶液医学知识讲座第22页

(三)Henderson—Hasselbalch方程式应用1.已知缓冲溶液中弱酸HB及其共轭碱B-初始浓度时,用下式计算缓冲溶液pH。

此式适累计算混合后缓冲溶液pH。2026/11/1023缓冲溶液医学知识讲座第23页2.因为弱酸物质量n(HB)及其共轭碱物质量n(B-)在混合前后不变,所以可用下式计算将要混合或已混合缓冲溶液pH。2026/11/1024缓冲溶液医学知识讲座第24页

2026/11/1025缓冲溶液医学知识讲座第25页3.若配制缓冲溶液贮备液浓度c(B-)=c(HB),可用下式计算缓冲溶液pH:

这里V(HB)、V(B-)是贮备液体积。此式适合在混合前计算缓冲溶液pH。2026/11/1026缓冲溶液医学知识讲座第26页

2026/11/1027缓冲溶液医学知识讲座第27页

【例】将20mL0.10mol·L-1H3PO4溶液与30mL0.10mol·L-1NaOH溶液混合,求所得缓冲溶液pH。已知:pKa1=2.16,pKa2=7.21,pKa3=12.32。

【解】混合前相关物质量:n(NaOH)=0.10mol·L-1×30mL=3mmoln(H3PO4)=0.10mol·L-1×20mL=2mmol2026/11/1028缓冲溶液医学知识讲座第28页2026/11/1029缓冲溶液医学知识讲座第29页2026/11/1030缓冲溶液医学知识讲座第30页

用c1.V1H3PO4和c、V一元强碱NaOH配制缓冲溶液时:NaOH物质量:n(NaOH)=c∙VH3PO4物质量:n1(H3PO4)=c1∙V1能够得到下述三种缓冲系:H3PO4和H2PO4-H2PO4-和HPO42-HPO42-和PO43-关于用H3PO4配制缓冲溶液问题2026/11/1031缓冲溶液医学知识讲座第31页

缓冲系为H3PO4和H2PO4-时pH计算:

2026/11/1032缓冲溶液医学知识讲座第32页

缓冲系为H2PO4-和HPO42-时pH计算:

2026/11/1033缓冲溶液医学知识讲座第33页

2026/11/1034缓冲溶液医学知识讲座第34页

缓冲系为HPO42-和PO43-时pH计算:

2026/11/1035缓冲溶液医学知识讲座第35页

2026/11/1036缓冲溶液医学知识讲座第36页

【例4-1】在500mL0.200mol·L-1NH3溶液中,加入4.78gNH4Cl固体,配制1L缓冲溶液,求此缓冲溶液pH。

【解】NH3pKb=4.75,则NH4+pKa=14-4.75=9.252026/11/1037缓冲溶液医学知识讲座第37页所以,2026/11/1038缓冲溶液医学知识讲座第38页

【例4-2】柠檬酸(缩写H3Cit)及其盐是一个细菌培养惯用缓冲体系。用0.100mol·L-1NaH2Cit溶液与0.050mol·L-1NaOH溶液等体积混合,求此缓冲溶液pH。

【解】H3CitpKa1=3.13,pKa2=4.76,pKa3=6.40。过量H2Cit-与OH-反应,2026/11/1039缓冲溶液医学知识讲座第39页生成HCit2-,剩下H2Cit-与HCit2-组成缓冲系。2026/11/1040缓冲溶液医学知识讲座第40页2026/11/1041缓冲溶液医学知识讲座第41页

缓冲溶液pH随溶液稀释改变,普通用稀释值表示。设缓冲溶液浓度为c,加入等体积水稀释,稀释后与稀释前pH之差定义为稀释值,符号为:缓冲溶液稀释值2026/11/1042缓冲溶液医学知识讲座第42页2026/11/1043缓冲溶液医学知识讲座第43页2026/11/1044缓冲溶液医学知识讲座第44页

对HA-A-型(如HAc-Ac-)、HA--A2-型(如H2PO4--HPO42-)缓冲系,。

对HB+-B型(如NH4+-NH3)缓系,。缓冲溶液稀释时pH改变规律2026/11/1045缓冲溶液医学知识讲座第45页

缓冲溶液pH较为准确计算要考虑离子活度,即以活度代替浓度。二、缓冲溶液pH计算公式校正2026/11/1046缓冲溶液医学知识讲座第46页式中称为校正因数。其值与弱酸电荷数和溶液离子强度相关2026/11/1047缓冲溶液医学知识讲座第47页不一样I和z时缓冲溶液校正因数Iz=+1z=0z=-1z=-20.01+0.04-0.04-0.13-0.220.05+0.08-0.08-0.25-0.420.10+0.11-0.11-0.32-0.532026/11/1048缓冲溶液医学知识讲座第48页

【例4-3】pH靠近于7.0磷酸盐缓冲溶液惯用来培养酶,某种酶仅能存在于pH为6.90~7.15培养液中。

(1)求含有0.028mol·L-1Na2HPO4和0.020mol·L-1KH2PO4缓冲溶液准确pH。

(2)若在1.0L该溶液中分别加入0.20mol·L-1NaOH溶液10mL或20mL,酶会分解吗?

(设加入NaOH后离子强度不改变,忽略加入NaOH溶液引发体积改变)。2026/11/1049缓冲溶液医学知识讲座第49页

【解】(1)此缓冲溶液含有H2PO4--HPO42-缓冲对,其共轭酸为H2PO4-,查表可知H2PO4-pKa2=7.21,缓冲溶液中存在着Na+、H2PO4-、HPO42-,离子强度为:2026/11/1050缓冲溶液医学知识讲座第50页

弱酸H2PO4-z为-1,查表,校正因子为-0.32,准确计算其pH为:

计算结果表明,这是一个适合于酶存在缓冲溶液。2026/11/1051缓冲溶液医学知识讲座第51页

(2)加入10mLNaOH溶液,则:因为OH-加入,引发缓冲成份浓度改变。2026/11/1052缓冲溶液医学知识讲座第52页

加入20mLNaOH溶液,则:2026/11/1053缓冲溶液医学知识讲座第53页因为OH-加入,引发缓冲成份浓度改变。2026/11/1054缓冲溶液医学知识讲座第54页

结果表明,将10mL2.0mol·L-1NaOH溶液加到缓冲溶液中,该酶能稳定存在;而将20mL2.0mol·L-1NaOH溶液加到缓冲溶液中,溶液pH改变超出了酶能稳定存在范围,酶会分解。

2026/11/1055缓冲溶液医学知识讲座第55页第三节

缓冲容量和缓冲范围

2026/11/1056缓冲溶液医学知识讲座第56页一、缓冲容量

为使单位体积缓冲溶液pH改变1,所需加入一元强酸或一元强碱物质量,称为缓冲容量。缓冲容量用β表示。β越大,说明缓冲溶液缓冲能力越强。β单位为mol·L-1或mol·L-1·pH-1。2026/11/1057缓冲溶液医学知识讲座第57页

实际工作中,缓冲容量可用试验方法求出。

:加入一元强酸或一元强碱物质量;

:加入一元强酸或一元强碱前后溶液pH改变值;

:缓冲溶液体积。2026/11/1058缓冲溶液医学知识讲座第58页理论上可推导出:即2026/11/1059缓冲溶液医学知识讲座第59页

与比较:1.,无须知道详细缓冲正确详细含量等,依据加入酸或碱量及对应pH改变即可求出;2.,无须使用一元强酸或碱,即可计算出缓冲溶液缓冲容量。

2026/11/1060缓冲溶液医学知识讲座第60页3.,值与加入酸或碱量相关;4.,值与加入酸或碱量无关;5.值相当于

值。

2026/11/1061缓冲溶液医学知识讲座第61页6.加入mol∙L-1强酸或强碱,溶液pH并不改变1;7.加入一样量酸或碱改变pH普通并不相同,所以,由式求得也不相同;

2026/11/1062缓冲溶液医学知识讲座第62页

设总浓度:,缓冲比:,则有:

影响缓冲容量原因有:

(1)缓冲比;

(2)总浓度。二、影响缓冲容量原因2026/11/1063缓冲溶液医学知识讲座第63页

缓冲比对缓冲容量影响:当总浓度不变时,

当时,缓冲容量有极大值。2026/11/1064缓冲溶液医学知识讲座第64页

总浓度对缓冲容量影响:当缓冲比一定时,

可见,总浓度越大,缓冲容量越大。2026/11/1065缓冲溶液医学知识讲座第65页(1)HCl(2)0.1mol·L-1HAc+NaOH(3)0.2mol·L-1HAc+NaOH(4)0.05mol·L-1KH2PO4+NaOH(5)0.05mol·L-1H2BO3+NaOH(6)NaOH缓冲容量与pH关系2026/11/1066缓冲溶液医学知识讲座第66页

(3)0.2mol·L-1HAc+NaOH2026/11/1067缓冲溶液医学知识讲座第67页

强酸(如HCl)或强碱(如NaOH)溶液即使不属于由共轭酸碱对组成缓冲溶液,但它们缓冲能力很强,甚至比普通缓冲溶液缓冲能力还要强。这是因为在其溶液中,[H3O+]或[OH-]原来就很高,外加少许强酸或强碱,不会使溶液中H3O+或OH-浓度有显著改变,故溶液pH不会发生显著改变。2026/11/1068缓冲溶液医学知识讲座第68页

【例4-4】计算总浓度分别为0.20mol·L-1和0.050mol·L-1,缓冲比均为1:1某缓冲系缓冲容量。

【解】缓冲比等于1:1时,0.20mol·L-1缓冲系缓冲容量:2026/11/1069缓冲溶液医学知识讲座第69页

缓冲比等于1:1时,0.05mol·L-1缓冲系缓冲容量:

计算结果说明,总浓度越大,缓冲容量越大。2026/11/1070缓冲溶液医学知识讲座第70页

【例4-5】将0.20mol·L-1HB溶液和0.20mol·L-1B-溶液以9:1.3:1及1:1体积比混合,分别计算不一样体积比时缓冲系缓冲容量。

【解】用相同浓度弱酸及其共轭碱配制缓冲溶液时,其体积比等于缓冲比,取aV体积HB溶液与bV体积B-溶液混合,则:2026/11/1071缓冲溶液医学知识讲座第71页2026/11/1072缓冲溶液医学知识讲座第72页当

时,2026/11/1073缓冲溶液医学知识讲座第73页当

时:2026/11/1074缓冲溶液医学知识讲座第74页当

时,

计算结果说明,在总浓度一定时,缓冲比越靠近1,缓冲容量越大。2026/11/1075缓冲溶液医学知识讲座第75页

缓冲范围(bufferrange):pKa-1≤pH≤pKa+1此pH改变范围称为缓冲范围。即:pH=pKa±1三、缓冲范围2026/11/1076缓冲溶液医学知识讲座第76页

总浓度一定情况下,pH=pKa时,缓冲溶液缓冲能力最强。超出缓冲范围时,可认为缓冲溶液丧失了缓冲能力。2026/11/1077缓冲溶液医学知识讲座第77页

【例】将0.20mol·L-1HB溶液和0.20mol·L-1B-溶液以9:1体积比混合,计算缓冲系缓冲容量。

【解】当V(HB):V(B-)=9:1时2026/11/1078缓冲溶液医学知识讲座第78页2026/11/1079缓冲溶液医学知识讲座第79页第四节

缓冲溶液配制

2026/11/1080缓冲溶液医学知识讲座第80页—、缓冲溶液配制方法

(一)选择适当缓冲系:使所需配制缓冲溶液pH值在所选缓冲系缓冲范围(pKa±1)之内,并尽可能靠近弱酸pKa值,这么所配制缓冲溶液可有较大缓冲容量。

(二)选择适当总浓度,普通选取总浓度在0.05~0.2mol·L-1范围内。

(三)计算所需缓冲系量。

(四)校正。2026/11/1081缓冲溶液医学知识讲座第81页

【例4-6】怎样配制1000mLpH=4.50缓冲溶液?

【解】(1)选择缓冲系。因HAcpKa=4.756,靠近要求pH=4.50,所以选取HAc-Ac-缓冲系。

(2)确定总浓度。普通要求具备中等缓冲能力,选取0.10mol·L-1HAc-0.10mol·L-1NaAc缓冲系。设需HAc和NaAc溶液体积分别为V(HAc)和)V(Ac-)。2026/11/1082缓冲溶液医学知识讲座第82页解得:2026/11/1083缓冲溶液医学知识讲座第83页所需HAc体积为:

将355mL0.10mol·L-1NaAc溶液与645mL0.10mol·L-1HAc溶液混合,就可配制1000mLpH为4.50缓冲溶液,必要时用pH计校准。2026/11/1084缓冲溶液医学知识讲座第84页

【例4-7】在研究酸雨造成某地土壤酸化问题时,需用pH=10.00碳酸盐缓冲溶液。在500mL0.20mol·L-1NaHCO3溶液中,需加入多少克Na2CO3来配制1L该缓冲溶液?

【解】查表得:H2CO3pKa2=10.33。0.5L缓冲溶液中:n(HCO3-)=0.20mol·L-1×0.50L=0.10mol2026/11/1085缓冲溶液医学知识讲座第85页2026/11/1086缓冲溶液医学知识讲座第86页所需Na2CO3质量为:

取5.0gNa2CO3溶于500mLNaHCO3溶液中,加水稀释至1L,即得所需缓冲溶液。必要时用pH计校正。2026/11/1087缓冲溶液医学知识讲座第87页

【例4-8】用某二元弱酸H2B与NaOH配制pH=6.00缓冲溶液。求在450mL、c(H2B)=0.10mol·L-1该H2B溶液中,需加入0.10mol·L-1NaOH溶液体积(mL)。已知H2BpKa1=1.52.pKa2=6.30(忽略溶液体积加合引发体积改变)。

【解】依据配制标准,应选择HB-—B2-缓冲系,质子转移分两步进行:2026/11/1088缓冲溶液医学知识讲座第88页

(1)H2B(aq)+NaOH(aq)=NaHB(aq)+H2O(l),将H2B完全中和生成NaHB,需0.10mol·L-1NaOH450mL,并生成NaHB物质量为:450mL×0.10mol·L-1=45mmol

(2)NaHB(aq)+NaOH(aq)=Na2B(aq)+H2O(l)设中和部分NaHB需要NaOH体积V(NaOH)=xmL,则生成Na2B0.10xmmol,剩下NaHB物质量为:(45-0.10x)mmol2026/11/1089缓冲溶液医学知识讲座第89页解得:。2026/11/1090缓冲溶液医学知识讲座第90页共需NaOH溶液体积为:450mL+150mL=600mL2026/11/1091缓冲溶液医学知识讲座第91页

由二元弱酸H2B和强碱NaOH配制缓冲对为H2B.HB-缓冲溶液时:2026/11/1092缓冲溶液医学知识讲座第92页

由二元弱酸H2B和强碱NaOH配制缓冲对为HB-、B2-缓冲溶液时:2026/11/1093缓冲溶液医学知识讲座第93页2026/11/1094缓冲溶液医学知识讲座第94页

【例1】怎样配制500mLpH值为5.00缓冲溶液?

若要求溶液中HAc浓度为0050molL-1,需要加入NaAc3H2O多少质量?

现有60molL-1HAc,计算需要多少体积?请写出你设计配制此缓冲溶液操作步骤,并计算此缓冲溶液渗透浓度。

若需300mmolL-1等渗溶液需要加入多少质量NaCl(s)?

已知25℃时pKa(HAc)=4.75。2026/11/1095缓冲溶液医学知识讲座第95页

【解】将数据代入Henderson—Hasselbalch方程式c(NaAc)=0.089mol

L-1n(NaAc)=0.089molL-1×0.5L=0.044mol2026/11/1096缓冲溶液医学知识讲座第96页

n(NaAc

3H2O)=n(NaAc)m(NaAc

3H2O)=n(NaAc)M(NaAc3H2O)=0.044mol×136.1gmol-1

=6.1g

需要60mol

L-1HAc体积:

V(HAc)=0.050molL-1×0.5L÷6.0molL-1

=4.1mL

2026/11/1097缓冲溶液医学知识讲座第97页缓冲溶液渗透浓度:cos=(0.089molL-1×2+0.050molL-1)×1000mmol∙mol-1

=228mmolL-1

若需要渗透浓度为300mmolL

-1缓冲溶液则需要加NaCl:

2026/11/1098缓冲溶液医学知识讲座第98页

【例2】用2.00mol·L-1NaOH中和2.00mol·L-1丙酸(C2H5COOH)方法,怎样配制1000mL总浓度为0.100mol·L-1pH5.00缓冲溶液。

已知25℃时pKa(C2H5COOH)=4.86。

【解】C2H5COOH+NaOH=C2H5COONa+H2O设需2.00mol·L-1C2H5COOH溶液为xmL,则有:0.100mol·L-1×1000ml=2.00mol·L-1×xmLx=50mL2026/11/1099缓冲溶液医学知识讲座第99页c(C2H5COOH)+c(C2H5COONa)=0.100mol·L-1c(C2H5COOH)=0.100mol·L-1–c(C2H5COONa)巳知C2H5COOHpKa=4.86,所以:

c(C2H5COONa)=0.0580mol·L-12026/11/10100缓冲溶液医学知识讲座第100页

由此可得丙酸钠在缓冲溶液中物质量为n(C2H5COONa)=0.0580mol·L-1×1000mL

由上述中和反应知,生成1molC2H5COONa需要1molNaOH。即n(C2H5COONa)=n(NaOH)

设需2.00mol·L-1NaOH体积为ymL,则有0.0580mol·L-1×1000mL=2.00mol·L-1×ymLy=29.0mL

2026/11/10101缓冲溶液医学知识讲座第101页

按计算结果,量取2.00mol·L-1丙酸溶液50mL和2.00mol·L-1NaOH溶液29.0mL相混合,并用水稀释至l000mL,即得总浓度为0.100mol·L-1pH为5.00丙酸缓冲溶液。2026/11/10102缓冲溶液医学知识讲座第102页

【例3】怎样配制1LpH=7.40缓冲溶液?

【解】(1)为使缓冲容量尽可能大,应该选择弱酸pKa靠近7.40缓冲系,查附录中表(25℃),pKa(H2PO4-)=7.21,pKa(TrisHCl)=8.08等等,所以能够选择NaH2PO4-Na2HPO4或Tris-TrisHCl缓冲对。本题选择Tris-TrisHCl缓冲对。

(2)确定总浓度,依据要求具备中等缓冲能力,并考虑计算方便,能够选取Tris和TrisHCl浓度相同,均为0.10mol·L-1。2026/11/10103缓冲溶液医学知识讲座第103页2026/11/10104缓冲溶液医学知识讲座第104页2026/11/10105缓冲溶液医学知识讲座第105页则V(Tris)=172mL,V(Tris·HCl)=1000mL-172mL=828mL

将172mL0.10mol·L-1Tris溶液828mL0.10mol·L-1TrisHCl溶液混合就可配制1LpH为7.40缓冲溶液。如有必要,最终可用pH计正。2026/11/10106缓冲溶液医学知识讲座第106页1.H2PO4-和HPO42-组成缓冲溶液(25℃)50mL0.1mol·L-1KH2PO4+xmL0.1mol·L-1NaOH被稀释至100mLpHxβ6.8022.40.0337.0029.10.0317.1032.10.0287.4039.10.020医学上惯用缓冲溶液2026/11/10107缓冲溶液医学知识讲座第107页2.Tris和Tris·HCl组成缓冲溶液缓冲溶液组成/(mol·kg-1)pHTrisTris·HClNaCl25℃37℃0.020.020.148.2207.9040.050.050.118.2257.9080.0066670.020.147.7457.4280.016670.050.117.7457.4270.050.05——8.1737.8510.016670.05——7.6997.3822026/11/10108缓冲溶液医学知识讲座第108页Tris组成式为(HOCH2)3CNH2,化学名称是三羟甲基甲胺。结构式以下:在缓冲溶液中Tris作为碱,Tris·HCl作为酸。2026/11/10109缓冲溶液医学知识讲座第109页

标准缓冲溶液性质稳定,有一定缓冲容量和抗稀释能力,用来校准pH计。二、标准缓冲溶液2026/11/10110缓冲溶液医学知识讲座第110页

单一化合物能配制成缓冲溶液原因:1.是因为化合物溶于水解离出大量两性离子致。如酒石酸氢钾溶于水完全解离生成HC4H4O6-和K+,而HC4H4O6-是两性离子。HC4H4O6-在溶液中同时存在接收质子和给出质子平衡。

2026/11/10111缓冲溶液医学知识讲座第111页形成两个缓冲系H2C4H4O6—HC4H4O6-pKa1=2.98HC4H4O6-—C4H4O62-pKa2=4.34pKa1+1=3.98>pKa2-1=3.34它们缓冲范围重合(重合了0.68),增强了缓冲能力。2026/11/10112缓冲溶液医学知识讲座第112页2026/11/10113缓冲溶液医学知识讲座第113页2.化合物溶液组成成份就相当于一对缓冲对。

如硼砂溶液中,1mo1硼砂相当于2mo1偏硼酸(HBO2)和2mo1偏硼酸钠(NaBO2)。Na2B4O7+H2O=2NaBO2+2HBO2显然,在硼砂溶液中存有同浓度HBO2(弱酸)和BO2-(共轭碱)成份。2026/11/10114缓冲溶液医学知识讲座第114页第五节

血液中缓冲系

2026/11/10115缓冲溶液医学知识讲座第115页

体液中存在各种生理缓冲系,使体液pH保持基本稳定。比如:血液pH保持在7.35~7.45之间。

血浆中主要缓冲系:H2CO3-HCO3-H2PO4--HPO42-HnP-Hn-1P-其中最主要是H2CO3-HCO3-缓冲系。2026/11/10116缓冲溶液医学知识讲座第116页

红细胞中主要缓冲系:H2b-Hb-(血红蛋白)H2bO2-HbO2-(氧合血红蛋白)H2CO3-HCO3-H2PO4--HPO42-2026/11/10117缓冲溶液医学知识讲座第117页

上述缓冲系中,碳酸缓冲系浓度最高,在维持血液pH正常范围中发挥作用最主要。

起源于呼吸作用二氧化碳溶于血液生成碳酸,与其离解产生碳酸氢根离子,以及血液中贮存碳酸氢根离子达成平衡:2026/11/10118缓冲溶液医学知识讲座第118页抗酸成份抗碱成份CO2+H2OB-共轭酸共轭碱H2CO3H+

+

HCO3-H+2026/11/10119缓冲溶液医学知识讲座第119页2026

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