基础化学第八版第四章.ppt

1、1、基础化学，第4章缓冲溶液，缓冲解决方案，内容要点，1 .缓冲溶液和缓冲机构缓冲溶液及其作用机构缓冲溶液的组成2 .缓冲溶液pH的修正公式缓冲溶液pH的修正公式3 .缓冲容量和缓冲范围缓冲容量影响缓冲容量的因素缓冲范围4 .缓冲溶液的制备方法标准缓冲溶液5 .血液中的掌握影响缓冲溶液pH的因素，用Henderson-Hasselbalch方程修正缓冲溶液的pH值。 了解缓冲区容量的概念、影响因素和修正计算。 熟悉缓冲液的制备原则、方法和程序。 了解医学常用缓冲溶液配方和标准缓冲溶液组成。 熟悉血液中的主要缓冲系统及其在稳定血液pH过程中的作用。 第一节缓冲溶液及缓冲机理、实验样品1:0.10

2、 molL-1 NaCl溶液样品2:hac和NaAc均含有0.10 molL-1的混合溶液操作：观察从强化酸HCl滴下c(HCl)=0.010 molL-1的现象的0.10 molL-1 NaCl溶解在第一节缓冲溶液和缓冲机理、0.10 molL-1 HAc 0.10 molL-1 NaAc溶液、0.10 molL-1 HAc 0.10 molL-1 NaAc溶液中加入HCl至0.010 molL-1，溶液的pH为4第一节缓冲溶液和缓冲机理，HAc NaAc混合溶液为外来第一节缓冲溶液和缓冲机理，一、缓冲溶液和其作用机理缓冲溶液(buffer solution )是能抵抗少量外来强酸、强碱，或

3、在限制稀释时，其pH值基本保持恒定的溶液。 缓冲作用缓冲溶液对强酸、强碱或稀释的抵抗作用。 第一节缓冲溶液以HAcAc-系为例加入少量强酸，增加的H3O和AC作用、质子移动平衡向左移动，溶液的pH几乎不变。 加入少量强碱后，所加的OH-与H3O结合，质子迁移平衡向右移动，补充消耗的H3O离子，但溶液的pH几乎没有变化。 第一节缓冲溶液及缓冲机理表示以质子移动平衡式加入少量强酸： H3O Ac - HAc H2O (大量)加入少量强碱： H3O OH- 2H2O HAc H2O Ac- H3O (大量) HAc OH - Ac- H2O第一节缓冲溶液和缓冲机理，第一节缓冲溶液和缓冲机理，结论缓冲

4、溶液同时含有较大量的抗碱成分和抗酸成分，分别抵抗的只有外来的少量强酸、强碱。 由于碱共轭酸对质子迁移平衡的迁移，溶液中的h离子和oh离子浓度无显着变化，因此具有缓冲作用。 第一节缓冲溶液和缓冲机理，二、缓冲溶液的组成一般由具有足够浓度和适当比例的共轭酸碱对两种物质组成。 共轭酸称为抗碱成分，共轭碱称为抗酸成分。 构成缓冲溶液共轭酸碱对的两种物质合称为缓冲系统或缓冲对。 共轭酸、共轭碱、HAc NH4Cl H2PO4-、NaAc NH3H2O HPO42-、抗酸成分、缓冲体系、抗碱成分、组成图像、第1节缓冲溶液及缓冲机理、第1节缓冲溶液及缓冲机理1、缓冲溶液pH的近似修正公式1 .基本式Hend

5、ersonHasselbalch方程式(弱酸在由共轭碱(B-)构成的缓冲溶液中，第二节缓冲溶液pH的校正计算是2. HendersonHasselbalch方程HB c(HB )，因此第二节缓冲溶液pH的校正计算是c=n/V，因此第二节缓冲溶液pH的校正计算是n=cV温度对Ka有影响。 pKa值一定，其pH根据缓冲比B-/HB的变化而变化。 当缓冲比为l时，pH等于pKa。 缓冲溶液稀释时，B-/HB比几乎没有变化，pH几乎没有变化。 上述公式仅适用于缓冲溶液pH值的近似修正算法。 关于第二节缓冲液pH的修正，例如在500 mL 0.200 molL-1 NH3溶液中加入nh4cl固体4.78

6、g，调制1L缓冲液，求出该缓冲液的pH。 查看表4-1和NH3H2O的pKb=4.75，PKA=14.00-4.75=9. 25 c (NH3)=0. 200摩尔-1/2=0. 100摩尔。 例：柠檬酸(简称H3Cit )及其盐是用于细菌培养的常用缓冲体系，将0.100molL-1 NaH2Cit溶液和0.050 molL-1 NaOH溶液等体积混合，求出该缓冲溶液的pH值。 了解H3Cit的pKa1=3.13、pKa2=4.76、pKa3=6.40。 过量H2Cit-与OH-的反应：由h2cit-(AQ ) oh-(AQ ) hcit2- (AQ ) h2o (l )残留的H2Cit-和生成

7、的HCI t2-构成的缓冲体系c=0.050 molL-1/2=0.025 molL-1，第三节缓冲容量和缓冲如果加入过量的强酸和强碱，缓冲溶液的pH值会发生很大变化，缓冲能力会丧失。 缓冲容量用作测量缓冲能力大小的尺度。 定义，越大表示缓冲溶液的缓冲能力越强。 第三节缓冲容量和缓冲范围、第二、影响缓冲容量的因素缓冲容量和缓冲溶液的总浓度c总(c总=HB B- )和B-、HB的关系、第三节缓冲容量和缓冲范围、结论：缓冲容量与总浓度和缓冲比有关。 总浓度的影响：缓冲比一定时，c越大，缓冲容量越大。 通常，c始终介于0.050.2 molL-1之间。 缓冲比的影响：总浓度一定时，缓冲比越接近1，缓

8、冲容量越大。 当缓冲比为1时，缓冲容量为最大值，将第3节缓冲容量和缓冲范围、第3、缓冲范围pH=pKa1的变化范围称为有效缓冲范围。第三节缓冲容量和缓冲范围缓冲容量与pH的关系(1) HCl KCl (2)0.1moll-1 HAC NaOH (3)0.2moll-1 HAC NaOH (4)0. 05 moll-1 k h2po4NaOH (2)例0.20molL-1HB溶液解：用相同浓度的共轭碱和共轭酸制备缓冲溶液时，其体积比等于缓冲比，a V体积HB溶液和b V体积B-溶液混合时，B-/HB=b/a，c总=HB B-=0.20 molL-1，a:)缓冲体系的物质不干扰主反应。 2配合缓冲

9、溶液的总浓度一般以总浓度0.05molL-10.2molL-1为宜。 3修正运算所需的缓冲系数的量根据Henderson-Hasselbalch方程式进行修正。 4校准需要在pH校正的监视下，校正配合的缓冲溶液的pH。 第四节缓冲溶液的制备，(二)常用制备方法1 .为方便操作，用相同浓度的共轭酸碱制备缓冲溶液。 2、过量弱酸(碱)与强碱(酸)反应可构成缓冲体系，例如HAc (aq，过量) NaOH(aq) NaAc(aq) H2O(l )的优点： HCl弱酸或弱碱的浓度为缓冲体系的总浓度。 通常缓冲溶液的pH值需要在pH校正监测器下调整，滴加强化碱/酸容易操作。 第四节缓冲溶液的配制，例如pH

10、=4.50的缓冲溶液1000mL怎么配制？ 解(1)选择缓冲系统可从HAc的pKa=4.756、接近配合缓冲液pH=4.50中选择HAc-Ac-缓冲系统。 (2)确定总浓度，校正所需缓冲体系的量一般需要中等程度的缓冲能力，考虑到校正计算容易，选择0.10molL-1的HAc和0.10molL-1 NaAc溶液。当应用式(4.5)时，第四节缓冲溶液的制备如果V(NaAc)=x mL，则v (AC-)=XML=355 mlv (HAC )=1000 ml-355 ml，现在，将H3PO4和NaOH溶液混合，制备pH=6.90的缓冲溶液已知H3PO4的pKa1=2.16、pKa2=7.21、pKa3

11、=12.32 (无视溶液体积相加引起的体积变化)。 解应该根据制备原则选择缓冲体系，质子转移反应分为两个阶段进行： (1) h3po4(AQ ) NaOH (AQ )=nah2po4(AQ ) h2o (l ) (2) nah2po4() (1) h3po4(AQ ) NaOH (AQ )=nah2po 4 生成nah2po 4450 ml0. 10 moll-1=45 m mol (2) nah2po4(AQ )=na2hpo4(AQ ) h2o (l )，生成作为中和部分naa的Na2HPO40.10 x mmol，生成剩馀的nah2po4(4) x=148都需要的NaOH溶液的体积为45

12、0 mL 148 mL=598 mL，第四节是缓冲溶液的制备，第五节是血液中的缓冲体系，一方面是血液中存在的缓冲体系血浆中： H2CO3 -HCO3-、H2PO4-HPO42-、HnP-Hn-1P-红血球中： h2b- 第五节血液中的缓冲系统、上述缓冲系统中碳酸缓冲系统的浓度最高，在维持血液pH的正常范围内的作用最重要。 来源于呼吸作用的二氧化碳与溶解在血液中生成的碳酸解离生成的碳酸氢离子和储存在血液中的碳酸氢离子取得平衡：CO2 H2O、B-、h，第5节血液中的缓冲系，第5节血液中的缓冲系，第5节血液中的缓冲系体内的碱性物质增加时，H3O结合由于HCO3-在一定程度上可以表示血浆对体内产生的酸性物质的缓冲能力，因此血浆中的HCO3-多被称为碱贮藏。 血液的pH不足7.35时发生酸中毒(acidosis )，pH大于7.45时发生碱中毒(a