第五章缓冲溶液

1、 第五章第五章 缓缓 冲冲 溶溶 液液第一节第一节 缓冲溶液和缓冲原理缓冲溶液和缓冲原理第二节第二节 缓冲溶液的缓冲溶液的pH值值第三节第三节 缓冲容量缓冲容量第四节第四节 缓冲溶液的配制缓冲溶液的配制 第五节第五节 缓冲溶液在医学上的意义缓冲溶液在医学上的意义 教教 学学 要要 求求 掌握缓冲溶液的组成和缓冲机制掌握缓冲溶液的组成和缓冲机制 熟练进行缓冲溶液熟练进行缓冲溶液pH值的计算值的计算 熟悉缓冲容量的概念及其影响因素熟悉缓冲容量的概念及其影响因素 熟悉缓冲溶液的配制熟悉缓冲溶液的配制 熟悉缓冲溶液在医学上的意义熟悉缓冲溶液在医学上的意义 滴加少量强酸、强碱后滴加少量强酸、强碱后pH变

2、化很大变化很大滴加滴加1ml 1molL-1HCl滴加滴加1ml 1molL-1NaOH100mL 醋酸和醋酸钠溶液醋酸和醋酸钠溶液 pH=5.00滴加滴加1ml 1molL-1HCl滴加滴加1ml 1molL-1NaOH第一节第一节 缓冲溶液和缓冲原理缓冲溶液和缓冲原理一、缓冲溶液的定义一、缓冲溶液的定义 缓冲溶液：能够抵抗缓冲溶液：能够抵抗外来外来少量少量强酸、强碱或强酸、强碱或稍加稀释稍加稀释而保持而保持pH基本不变基本不变的溶液的溶液 缓冲作用：缓冲溶液对强酸、强碱或稀释的抵缓冲作用：缓冲溶液对强酸、强碱或稀释的抵抗作用抗作用二、缓冲溶液的组成二、缓冲溶液的组成10.63 CH3NH3

3、+ + H2O CH3NH2+ H3O+CH3NH2CH3NH3+CH3NH2 -CH3NH3+Cl-9.25NH4+ + H2O NH3+ H3O+NH3NH4+NH3-NH4Cl12.32HPO42- + H2O PO43- + H3O+PO43-HPO42-Na2HPO4-Na3PO47.21H2PO4- + H2O HPO42- + H3O+HPO42-H2PO4-NaH2PO4-Na2HPO42.16H3PO4 + H2O H2PO4- + H3O+H2PO4-H3PO4H3PO4-NaH2PO46.35H2CO3 + H2O HCO3- + H3O+HCO3-H2CO3H2CO3-

4、NaHCO34.76 HAc + H2O Ac- + H3O+Ac-HAcHAc-NaAcpKa(25C)质子转移平衡式质子转移平衡式共轭碱共轭碱酸酸缓冲溶液缓冲溶液弱酸及其共轭碱弱酸及其共轭碱弱碱及其共轭酸弱碱及其共轭酸多元酸的酸式盐及其共轭碱多元酸的酸式盐及其共轭碱 缓冲溶液由有缓冲溶液由有足够浓度足够浓度的一对共轭酸碱对的一对共轭酸碱对的两种物质组成的两种物质组成 缓冲系（缓冲对）：组成缓冲溶液的共轭缓冲系（缓冲对）：组成缓冲溶液的共轭酸碱对酸碱对三、缓冲溶液的缓冲原理三、缓冲溶液的缓冲原理HAc+H2OH3O+Ac-+NaAc Na Ac- 抗酸成分：缓冲对中的抗酸成分：缓冲对中的共轭

5、碱共轭碱抗碱成分：缓冲对中的抗碱成分：缓冲对中的共轭酸共轭酸第二节第二节 缓冲溶液的缓冲溶液的pHHB+H2OH3O+B-+NaB Na B- BHBOHa3 KlgpHBBlgppHaa共轭酸共轭酸共轭碱共轭碱 KKHenderson-Hasselbalch方程式方程式缓冲比缓冲比一、缓冲溶液的一、缓冲溶液的pH值计算公式值计算公式公式的几种变形公式的几种变形HBBlgppHa K)HB()(BlgpHBBlgppH-aaccKK )HB()(BlgpHBBlgppH-aannKK )HB()(BlgpHBBlgppH-aaVVKK 当用相同浓度的共轭酸碱对配制缓冲溶液时当用相同浓度的共轭酸

6、碱对配制缓冲溶液时例题例题 计算计算0.10molL-1NH3 50mL和和0.20molL-1 NH4Cl 30mL混合溶液的混合溶液的pH。Kb(NH3)=1.7910-510bWa1058. 5 KKK)NH()(NHlgpNHNHlgppH43a43a nnKKpH9.17例例 题题 1. 0.20molL-1HAc溶液和溶液和0.20molL-1 NaAc溶液等溶液等体积混合后溶液的体积混合后溶液的pH。 2. 在上述在上述1.0L缓冲溶液中加入缓冲溶液中加入0.010mol固体固体NaOH后，后， 溶液的溶液的pH。 3. 在上述在上述1.0L缓冲溶液中通入缓冲溶液中通入0.010

7、mol HCl后，后， 溶液的溶液的pH。 pK(HAc)= 4.761. pH=4.762. pH=4.853. pH=4.67例题：例题： “将将NH3-NH4Cl缓冲溶液稀释一倍，溶液中的缓冲溶液稀释一倍，溶液中的OH- 减少到原来的减少到原来的1/2”，对吗？，对吗？答：错！答：错！二、影响缓冲溶液二、影响缓冲溶液pH值的因素值的因素 缓冲溶液的缓冲溶液的pH取决于缓冲系中弱酸的取决于缓冲系中弱酸的pKa， 温度对其有影响温度对其有影响 同一缓冲系的缓冲溶液，同一缓冲系的缓冲溶液，pH随缓冲比的改随缓冲比的改变而改变变而改变 缓冲溶液稍加稀释时，缓冲溶液稍加稀释时，pH基本不变基本不变

8、缓冲比等于缓冲比等于1时，时，pHpKaHBBlgppHa K思考题：思考题：判断正误：判断正误： 0.1molL-1HAc 与与0.1molL-1NaAc等体积等体积混合配制的缓冲溶液混合配制的缓冲溶液pH = 4.75，是酸性溶，是酸性溶液，所以只能抗碱不能抗酸。液，所以只能抗碱不能抗酸。第三节第三节 缓冲容量和缓冲范围缓冲容量和缓冲范围一、缓冲容量一、缓冲容量 定义：定义：单位体积单位体积缓冲溶液的缓冲溶液的pH改变改变1时，所需加时，所需加入一元强酸或一元强碱的入一元强酸或一元强碱的物质的量物质的量衡量缓冲能力大小的尺度衡量缓冲能力大小的尺度pH)b(a Vn defdn和和V一定，一

9、定，|dpH|愈小，愈小，愈大，缓冲能力越强愈大，缓冲能力越强加入的一元强酸或一元加入的一元强酸或一元强碱的物质的量强碱的物质的量pH的改变量的改变量恒大于恒大于0|dpH|和和V一定，一定，dn愈大，愈大，愈大，缓冲能力越强愈大，缓冲能力越强molL-1pH-1二、影响缓冲容量的因素二、影响缓冲容量的因素HB B-c总总HB+B-缓冲溶液的总浓度缓冲溶液的总浓度 c c总总(1) 0.05 molL-1 HCl (4) 0.05 molL-1KH2PO4+NaOH(2) 0.1molL-1 HAc+NaOH (5) 0.05 molL-1 H3BO3+NaOH(3) 0.2molL-1 HA

10、c+NaOH (6) 0.02molL-1 NaOH4.75（一）影响缓冲容量的因素（一）影响缓冲容量的因素3. 缓冲比一定时，总浓度越大缓冲容量越大缓冲比一定时，总浓度越大缓冲容量越大2. 总浓度一定时，缓冲比为总浓度一定时，缓冲比为1:1时，缓冲容量极大时，缓冲容量极大1. 强酸、强碱溶液，浓度越大，缓冲容量越大强酸、强碱溶液，浓度越大，缓冲容量越大4. 不同的缓冲系，不同的缓冲系，c总相同，总相同，极大相同极大相同例题：例题：下列溶液下列溶液最大的是：最大的是：A. 1L中含中含0.06molHAc 与与0.03molNaAcB. 1L中含中含0.05molHAc 与与0.04molNa

11、AcC. 1L中含中含0.02molHAc 与与0.07molNaAcD. 1L中含中含0.01molHAc 与与0.08molNaAc c总总都为都为0 .09mol L-1， 再看缓冲比，再看缓冲比，哪个接近哪个接近1:1，所以选，所以选B思考题：思考题：判断正误：判断正误： 0.1molL-1HAc 与与0.1molL-1 NaOH等体等体积混合后，该溶液缓冲容量最大。积混合后，该溶液缓冲容量最大。错误错误（二）缓冲范围（二）缓冲范围缓冲比大于缓冲比大于10:1或小于或小于1:10，缓冲溶液失去缓冲能力，缓冲溶液失去缓冲能力缓冲范围：缓冲范围：pHpKa1第四节第四节 缓冲溶液的配制缓冲

12、溶液的配制一、缓冲溶液的配制方法一、缓冲溶液的配制方法1. 选择合适的缓冲系选择合适的缓冲系pH在在pKa1范围内范围内pH接近接近pKa2. 生物医学中配制缓冲溶液的总浓度要适宜生物医学中配制缓冲溶液的总浓度要适宜0.050.2molL13. 计算所需缓冲系各物质的量计算所需缓冲系各物质的量4. 校正校正例题：例题：例题：例题：已知已知:pKa(HAc)=4.75, pKb(NH3)=4.75, pKa(H2PO4-)=7.21若配制若配制pH= 9 的缓冲溶液，选择下面哪个缓冲系最好？的缓冲溶液，选择下面哪个缓冲系最好？ A. HAc-NaAc B. NH3-NH4Cl C. NaH2PO

13、4 -Na2HPO4 B 最好最好例题例题 如何用如何用0.20 molL-1 HAc及及0.20 molL-1 NaAc 溶溶液配制液配制1000 mL pH = 5 的缓冲溶液？（忽略溶液混的缓冲溶液？（忽略溶液混合时的体积变化）合时的体积变化）解：设解：设NaAc溶液的体积为溶液的体积为 V mL。因用相同浓度的共轭酸碱对配制缓冲溶液因用相同浓度的共轭酸碱对配制缓冲溶液-a(Ac )pHplg(HAc)VKVaplg1000VKV V = 635 mL例题例题 欲配制欲配制 pH=5.10 的缓冲溶液，计算在的缓冲溶液，计算在 500mL HAc溶液中应加溶液中应加 0.10 molL-

14、1的的NaOH溶液多少毫升？溶液多少毫升？（忽略溶液混合时的体积变化）（忽略溶液混合时的体积变化）解：解：设加入的设加入的NaOH的体积为的体积为 V mL。缓冲溶液中缓冲溶液中 n(NaAc) = 0.10V n(HAc) = 5000.10 - 0.10V-a(B )pHplg(HB)nKn0.105.104.76lg500 0.100.10VVV= 343 mL第五节第五节 血液中的缓冲系血液中的缓冲系正常人血浆的正常人血浆的pH值约为值约为7.35 7.45CO2(g)CO2(g) + H2OH2CO3H+ + HCO3-Ka1(H2CO3)(aqCOHCOlgppH23a1 K6.1

15、040. 7L0.0012molL0.024mollg10. 6pH-1-1 正常人血浆正常人血浆pH：讨论：讨论： 人体内正常血浆中缓冲能力最强的缓冲系是人体内正常血浆中缓冲能力最强的缓冲系是 HCO3- CO2(aq) 正常血浆中正常血浆中HCO3- CO2(aq)缓冲系的缓冲比为缓冲系的缓冲比为 20:1 HCO3-是血浆中含量最多的抗酸成分，称为碱储是血浆中含量最多的抗酸成分，称为碱储 由由肺的呼吸作用肺的呼吸作用和和肾的生理功能肾的生理功能补偿或调节使血补偿或调节使血液中的液中的HCO3和和CO2(aq)的浓度保持相对稳定。的浓度保持相对稳定。本本 章章 小小 结结 缓冲溶液的一些基本