医用基础化学第四章缓冲体系.ppt

1、第四章缓冲溶液第一节缓冲溶液和缓冲机理1 .缓冲溶液的缓冲作用和组成为：加入1moll-1hcl1ml、1moll-1naoh1ml，将水稍微稀释时，pH=4.98、pH=2.00、pH的缓冲溶液(buffer solution )为外来的少量实际缓冲溶液h2co3nah co3n a2hpo4na3po4h3po4na h2po 4实际缓冲溶液由具有一盏茶浓度共轭酸碱基对的两种物质组成，构成缓冲溶液的共轭酸碱基对称为缓冲体系或缓冲对。 缓冲作用缓冲溶液对强酸、强碱或者稀释具有抵抗作用，二、缓冲机制HAc H2O Ac- H3O NaAc Ac- Na HAc Ac-缓冲体系中的共轭盐化学基由

2、于对外来强酸具有抵抗作用， 缓冲溶液的抗酸成分(称为Ac-)缓冲体系中的共轭酸起到抵抗外来强碱的作用，因此被称为缓冲溶液的抗碱成分(HAc )。 总之，由于缓冲溶液中含有较多的抗碱成分和抗酸成分，它们由于弱酸质子传递平衡的迁移，抗碱成分和抗酸成分抵抗外来的强酸、强碱，溶液H3O和oh浓度无明显变化。 第二节缓冲溶液的pH值为1，缓冲溶液pH的近似修正公式为HB，弱酸、NaB，两者构成缓冲溶液。 溶液中的HB和H2O称质子传递平衡HB H2O H3O B- NaB Na B-、B-和HB之比为缓冲比、B-和HB之和为缓冲溶液的总浓度。 上式称为HendersonHasselbalch方程式，HB

3、的初始浓度为c(HB )，NaB的初始浓度为c(NaB )，其解离部分的浓度为c(HB )时，HB与B-的平衡浓度分别为hbc(hb )，酸碱混合前后即可。使用相同浓度的弱酸及其共轭盐化学基调制作为缓冲溶液的V(HB)c(NaB )，分别测量V(B-)体积的NaB和V(HB )体积的HB混合时，该式在混合前且适用于时c(HB )、HendersonHasselbalch方程式、原始式第三种表现形式，缓冲溶液pH值的修正公式，1.pH值取决于Ka和缓冲比，且与温度有关，2 .改变同一缓冲体系的缓冲比，pH就不同，缓冲比为1时，pH=pKa，3 .说明缓冲溶液稀释电阻的原因，加水稀释时，物质比不变

4、。 但大量稀释会引起溶液的离子力变化，HB和b的活性因子受到不同程度的影响，缓冲溶液的pH值变化极小。 在例4-1修正算法50ml 0.200molL-1NH3 .H2O中，加入4.78gNH4Cl的固体，制备1升的缓冲液，求出该缓冲液的pH值。 解开该混合溶液的缓冲体系为NH4 NH3，可知pKa(NH4 )9.25 pHpKa lg、第3节缓冲容量和缓冲范围1、缓冲容量缓冲容量(buffer capacity ) :每单位体积缓冲溶液的pH值变化1 (即pH=1的单位为moll 缓冲能力越大，缓冲能力越弱。 二、影响缓冲容量因素的总浓度和缓冲比是影响缓冲容量的两个重要因素，可以推导出缓冲容

5、量和缓冲溶液的总浓度c总=HB B-及B-、HB的关系=2.303HBB-/c总，公式(4.8)的右边分子、分母乘以c总HB-。 缓冲液的总浓度和缓冲比是影响缓冲容量的两个重要因素： (1)缓冲比为一定时，总浓度越大，缓冲容量越大；(2)c为一定时，缓冲比越偏离1，小的减震垫比为1时，最大；(3)总浓度一定时，减震垫比为1时，减震垫容量最大。三、缓冲范围缓冲溶液的总浓度一定时，缓冲比越接近1，缓冲容量越大，减震垫比越远离1，减震垫容量越小。 可以认为，缓冲比大于101(phpka1)或小于110(phpka-1 )时，缓冲液几乎丧失了缓冲能力。 缓冲比对应于下一区间的范围称为缓冲溶液的有效缓冲

6、范围。 pKa-1pHpKa 1，即pH=pKa1不同的缓冲系统，因为弱酸的pKa值各自不同，所以缓冲范围也不同。 第四节缓冲溶液的制备、缓冲溶液的制备方法、(1)根据缓冲溶液的组成，可以直接采取适量的共轭酸碱物质进行制备。 例如，可以通过直接加入适量的HAc和NaAc来制备HAcNaAc系统，(2)通过过量的弱酸和适量的强碱来制备，例如，可以通过过量的HAc和适量的NaOH来制备HAcNaAc系统，两者先发生反应，反应终止后溶液中有NaAc，而其馀的HAc与(3) 例如NH3NH4Cl系、过剩的试剂氨水和适量的盐酸溶液，试剂氨水和盐酸溶液发生反应，用NH4Cl、NH4Cl和溶液中残留的试剂氨

7、水制成缓冲溶液。二缓冲液的制备原则和程序，1 .选择适当的缓冲体系：另一方面，通过使制备的缓冲液的pH值在选择的缓冲体系的缓冲范围(pKa1)内，尽可能接近弱酸的pKa值，可以使制备的缓冲液具有较大的缓冲容量。 另一方面，选择的缓冲类物质应稳定无毒，不与溶液中的反应物和生成物发生作用。 用、2 .生物医药调制的缓冲溶液的总浓度必须适当：总浓度过低，缓冲容量过小，总浓度过高，离子力增大，渗透浓度过高，没有实用价值，因此在实际工作中，一般选择总浓度在0.050.2 molL-1的范围内3 .校正所需缓冲体系的量：校正所需弱酸及其共轭盐化学基量或体积4 .校正二、标准缓冲溶液、单一化合物能调制缓冲溶

8、液的原因：1.化合物溶于水解作用而出现大量两性络离子. 酒石酸这样的氢钾元素溶解于水中，完全解离而生成HC4H4O6-和k，但HC4H4O6-是两性络离子。 云同步中存在HC4H4O6-溶液中接受质子和给予质子的平衡。 HC4h4o6- hh2c4h4o6HC4o6- c4h4o 62-h以两个缓冲系h2c4h4o6HC4o6- PKA1=2. 98hc4h4o6- c4h4o 62-PK a2=4. 30的缓冲范围重叠的方式形成，例如Na2B4O7 H2O=2NaBO2 2HBO2显然在硼砂溶液中存在同浓度的HBO2(弱酸)和BO2- (共轭盐化学基)成分。 第五节血液缓冲系统血浆中的主要缓

9、冲对：1. NaHCO3 H2CO3 2.蛋白质金属钍盐蛋白3. Na2HPO4NaH2PO4碳酸缓冲系统在血液中浓度最高，缓冲能力最大，在维持血液正常pH值方面的作用最为重要。 碳酸在溶液中主要以溶解状态的CO2存在。 在CO2 HCO3-缓冲体系中，血液中的pKa1(H2CO3)=6.10的原因：1.体内温度不是25而是37。 2 .由于血浆离子力为0.16molkg-1，因此血浆中碳酸缓冲系pH值的修正公式为： pHpKa1(H2CO3) lg 6.10 lg、健康人血浆中的HCO3-和CO2(aq ) 浓度可分别为0.024molL-1和0.024molL-1血液的正常pH为pH6.1

10、0 lg 6.10 lg 7.40，正常人血浆的pH约为7.357.45 pH7.45，碱中毒pH7.35，酸中毒在体内，hco3在血浆中含量最大人体内正常血浆中HCO3- CO2(aq )缓冲体系的缓冲比为201，超过了先前研究的体外缓冲溶液的有效缓冲比(即10110 )的范围，为什么有很强的缓冲能力？ 人体是“开放系统”，有物质的交换和能量的交换，体内CO2(aq )或HCO3-的浓度变化时，可以根据肺呼吸作用和肾的生理机能得到补偿或调节，血液中HCO3-和CO2(aq )的浓度相对稳定，因此血浆中的碳酸缓冲系统总结如下：1.缓冲溶液2 .缓冲作用3 .缓冲机构4 .缓冲溶液pH修正计算，5 .缓冲容量=2.303c(HB)c(B-)/c总6 .影响缓冲容量的因素：缓冲比和总浓度7。 已知=3.010-