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1、文档编码 : CC7S10K4I1R9 HB10B2O10J9X5 ZN4D2T2S5L5学习好资料 欢迎下载贵 阳 医 学 院 教 案 首 页教学内容：教材名称（版次）基础化学第五版起止章节页 54页66页讲授题目 缓冲溶液方案用学时 3学时教学要求：把握内容 1.缓冲溶液的缓冲作用2缓冲溶液 pH值的运算3缓冲溶液的配制熟识内容 1. 缓冲溶液的组成2. 缓冲容量及缓冲范畴明白内容 1. 标准缓冲溶液2. 血液中的缓冲系教学要点：重点 :： 缓冲溶液 pH值的运算,缓冲溶液的配制；难点：缓冲溶液 pH值的运算和缓冲溶液配制的运算；教学进程：第一节 缓冲溶液及缓冲机制（步骤）一. 缓冲溶液及

2、其组成 二.缓冲机制其次节 缓冲溶液 pH 值的运算一. 缓冲溶液 pH 值的近似运算公式第三节 缓冲容量及缓冲范畴一 . 缓冲容量 二. 影响缓冲容量的因素三 . 缓冲范畴第四节 缓冲溶液的配制一. 缓冲溶液的配制方法二. 标准缓冲溶液教学方法第五节血液中和缓冲系1987（1）课件讲授参考资料1.高鸿 分析化学福建科学出版社1988年作业2人体体液是怎样保护其pH 和物种浓度的高校化学3董元彦等无机及分析化学科学出版社 2022年67页 4、5、6、7、9 68页12、13、15学习好资料 欢迎下载教 案 续 页帮忙手段和时间支配第一节基本内容第四章缓冲溶液缓冲溶液及缓冲机制一、缓冲溶液及其

3、组成在1L 含HAc和NaAc均为0.10mol的溶液中 ,分别加入 0.010 mol HCl 或0.010mol NaOH,pH从4.75下降到 4.66或上升到 4.84,pH的转变仅为 0.09个单位；在确定范畴内加水稀释时,HAc 和NaAc混合溶液的 pH转变幅度也很小；以上事实说明,由HAc和NaAc组成的溶液,具有抗击少量外加强酸、强碱,或有限量稀释时可保持 pH基本不变的才能能抗击少量外来强酸、 强碱而保持其 pH基本不变的溶液称 为缓冲溶液 （buffer solution）；缓冲溶液对强酸、强碱或稀释 的抗击作用称为 缓冲作用 （buffer action）；缓冲溶液一般

4、是由具有足够浓度、适当比例的共轭酸碱对的两种物质组成；例如：NaH2PO4-Na2HPO4等HAc-NaAc 、NH 3-NH 4Cl、仍可用酸碱反应的生成物与剩余的反应物组成缓冲溶液,如：HAc（过量） + NaOH HCl+NaAc （过量）组成共轭酸碱对的两种物质合称为 缓冲系 或缓冲对； 缓冲溶液中具有抗碱作用的是弱酸称抗碱成分,缓冲溶液中具有抗酸作用的是弱酸称抗酸成分；常见的缓冲系列于表 4-1中；帮忙手段和时间支配学习好资料基本欢迎下载内容二、缓冲机制现以HAc-NaAc 组成的缓冲溶液为例HAcaq + H 2Ol H 3O+aq + Ac-aq（大量）（大量,包括 NaAc 供

5、应的1当向该溶液中加入少量强酸（H3O +）时,H3O +将质子传递给溶液中大量的 Ac-,H3O +aq、外来 + Ac-aq HAcaq + H 2Ol由于Ac-浓度较大,故达到平稳时 HAc略有增加, pH值不变；2当加入少量强碱（ OH-）时,溶液中的 HAc 与OH-结合,OH-aq 、外来 + H 3O +aq 2H 2O平稳右移,由于 HAc是大量的,足以中和 OH-,HAc 略有增加,pH值不变；由此 HAc是抗碱成分, Ac-是抗酸成分；缓冲作用是在有足量的抗酸成分和抗碱成分共存的缓冲体系中,通过共轭酸碱对之间的质子转移平稳移动来实现的；其次节 缓冲溶液 pH的运算一缓冲溶液

6、 pH的近似运算公式HB- B- 组成的缓冲溶液中, HB-B- 之间的质子转移平稳为：HB + H2O H 3O + + B-平稳时：H 3O +Ka HB B pHpKa+lg B pKa+lg 共轭碱 HB 共轭酸 上式为 HendersonHasselbalch 方程式,式中 pKa为弱酸的解离常数的负对数, HB 和B-均为平稳浓度； B-与HB 的比值称为 缓冲比 ,B-+HB 为缓冲溶液的总浓度；帮忙手段和时间支配学习好资料基本欢迎下载内容由缓冲公式可知：1 缓冲溶液的 pH 主要取决于弱酸的 pKa,其次是缓冲比；当pKa确定,缓冲溶液的 pH只取决于缓冲比；当缓冲比等于l 时

7、,pH=pKa；弱酸的解离常数Ka 只与温度有关；2 在确定范畴内加水稀释时,缓冲比不变,就由公式运算 的pH也不变,即缓冲溶液有确定的抗稀释才能；3 如以 nHB 和nB-分别表示 V体积共轭酸碱的物质的量, 就例1 pHpKa+lgnB/VpKa+lgn BnHB/Vn HB如使用相同浓度的弱酸及共轭碱,即cHB=cB- ,就有pH=pKalgcBVBpKalgVBcHBVHBVHB在500ml 0.200mol L-1NH 3H2O中,加入 4.78gNH 4Cl固体,配制 1升缓冲溶液,求此缓冲溶液的pH；NH 3的 pKb 4.75,就 NH4 +的 pKa=14.00-4.75=9

8、.2 例2 cNH4Cl53.5g4. 78g11L0.0893molL1pH molcNH3=0.200/2molL-1=0.100mol L-1pH=p K algcNH3）9. 25lg0 . 100 molL19. 30cNH4）0 . 0893 molL1pH接近于 7.0 的磷酸盐缓冲溶液常用来培养酶,某种酶仅能存在于为6.90 7.15 的培养液中；求含有0.225mol L-1 HPO42-和0.330mol L-1H 2PO4-的溶液的 pH ；如在 250ml 该溶液中分别加入0.20 g及0.40gNaOH 固体,酶会分解吗？解: 可知 H 3PO4的pKa27.21,帮

9、忙手段和时间支配学习好资料4 7.21+lg欢迎下载L-17.21-0.177.04 pH= pKa2lgHPO2 40 .225 molH2PO0 .330molL-1基本内容这是一个适合于酶存在的缓冲溶液； 加入的 NaOH 为: 0.20g /40.0gmol-1=0.005mol OH-=0.005mol / 0.25L=0.020mol L-1HPO4 2-=0.225 mol L-1 + 0.020 mol L-1=0.245mol L-1H 2PO4-=0.330 mol L-10.02 0 mol L -1=0.310 mol L-1pH= pKa2 lg HPO 24 7 .

10、 21 lg 0 . 245 mol L 11 7 . 11 H 2 PO 4 0 . 310 mol L 加入的 NaOH为 : 0.40g /40.0gmol-1 =0.010molHPO4 2-=0.225 mol L-1 0.040 mol L-1=0.265mol L-1H 2PO4-=0.330 mol L-10.04 0 mol L-1=0.290mol L-12 1pH= pKa2 lg HPO 4 7 . 21 lg 0 . 265 mol L1 7 . 17 H 2 PO 4 0 . 290 mol L结果显示, 0.20gNaOH 加到缓冲溶液中,该酶能稳固存在；而0.4

11、0gNaOH 加到缓冲溶液中,将使溶液 酶能稳固存在的限度,酶会分解；pH 有较大的转变,超过了第三节 缓冲容量和缓冲范畴一、缓冲容量 buffer capacity缓冲容量 作为衡量缓冲才能大小的尺度；通常用使单位体积缓冲溶液的 pH转变1个单位时,所需加入一元强酸或学习好资料 欢迎下载一元强碱的物质的量表示缓冲容量,用微分式定义为帮忙手段和时间支配def dn abdna或一元强碱VdpHdnab是缓冲溶液中加入的微小量一元强酸基本内容dnb的物质的量,单位是 mol或mmol；|dpH| 为缓冲溶液 pH的转变量； V是缓冲溶液的体积,单位为L或ml； 恒为正值；在 dnab和V确定的条

12、件下, pH转变值 |dpH|愈小, 愈大,缓冲溶液的缓冲才能愈强；缓冲容量与缓冲溶液的总浓度 c总HB+B-、以及 HB 和B-的关系： d n a b 2.303 HBB-/cV dpH2 . 303 HB B HB B HB B HB B 二、影响缓冲容量的因素1总浓度对 的影响对同一缓冲系, 当缓冲比确定时, 总浓度愈大,缓冲容量愈大；书图4-1例出了总浓度与缓冲容量的关系；一般当总浓度为0.020.05mol L-1, 约为 0.020.012缓冲比对 的影响总浓度确定时,缓冲比愈接近1,缓冲容量愈大；缓冲比愈远离1即pH愈远离 pKa,缓冲容量愈小；缓冲比等于 1即pHpKa时,缓

13、冲系有最大缓冲容量；缓冲比等于 1时,缓冲系的 值最大：最大2.303111111c总0 .576 c总学习好资料 欢迎下载当缓冲比大于 101或小于 110时,可认为缓冲溶液已基本丧失了缓冲才能； 因此,一般认为缓冲比在 1/1010/1范畴内,缓帮忙手段和时间支配冲溶液才能有效发挥缓冲作用；通常把pHpKa 1作为缓冲基本内容作用的有效区间,称为缓冲溶液的 有效 缓冲范畴第四节 缓冲溶液的配制、缓冲溶液的配制方法配制缓冲溶液的原就和步骤如下：1选择合适的缓冲系：使所需配制的缓冲溶液的 pH在所选的缓冲系的缓冲范畴 pKa 1之内,并尽量接近于弱酸的 pK a,以使所配缓冲溶液有较大的缓冲容

14、量；例如配制 pH为3.9的缓冲溶液,可选择 HCOOHHCOO-缓冲系,由于 HCOOH pKa=3.74,与3.9接近；2配制的缓冲溶液的总浓度要适当：总浓度太低,缓冲容量；过小；总浓度太高,一方面离子强度太大适用,因此,在实际工作中,一般使总浓度在 0.05mol L-10.2mol L-1范畴内为宜3运算所需缓冲系的量：选择好缓冲系之后,就可依据或体HendersonHasselbalch方程式运算所需弱酸及其共轭碱的量积；为配制便利,常常使用相同浓度的弱酸及其共轭碱；4校正例如何配制 pH=4.50 的缓冲溶液1000m1.学习好资料 欢迎下载解：（1）选择缓冲系：查表4-1,HAc

15、 的pKa4.75,接近于所配缓冲溶液的帮忙手段和时间支配pH,选用 HAc-Ac-缓冲溶系L-1的 HAc 和0.10mol L-1NaAc 溶（2）确定总浓度：选用0.10 mol 液,设需的体积为VAc-,本内容基pHpKa+lg V Ac 4.504.75+lg V Ac-V HAc 1000 ml V Ac-lg V Ac 4.50-4.75-0.25 V Ac 0.562 1000 ml V Ac 1000 ml V Ac VAc- 360ml,所需醋酸的体积为 1000ml 360ml 640ml将360 ml 0.10mol L-1NaAc 溶液与 640 ml 0.10mol

16、 L-1HAc 溶液混合,就可配制 1000ml pH 为4.50的缓冲溶液；例用某二元弱酸H2B配制 pH=6.00 的缓冲溶液, 问应在 450ml cH2B= H2B0.100mol L-1的溶液中,加入 0.100mol L-1的 NaOH 溶液多少毫升 .已知的pKa1=1.52、pKa2=6.30.忽视溶液体积加合引起的体积变化 ；解: 依据配制原就,应选 HB-B 2-缓冲系,质子转移反应分两步进行：1H 2B + NaOH = NaHB + H 2O 将 H 2B 完全中和生成 NaHB ,需00mol L-1NaOH 450ml ,并生成 NaHB 450 0.100 =45

17、.0mmol（2）0.1 NaHB + NaOH = Na 2B + H 2O设中和部分 NaHB 需NaOH 溶液的体积 VNaOH=xml ,就生成 Na2B0.100 xmmol ,剩余 NaHB45.0-0.100 x mmol温度系数 0时pHpKa 2lgnB2.6006. 30lg0. 100 xmmol45 . 00. 100 xmmoln HB解得 x=150 lg450 . 100 x0. 300.0 .100 x即 VNaOH=xml=150ml表 示 缓 冲 溶 液 的 pH 随温度的上升而 增大；温度系数0,就表示缓冲溶液 的 pH随温度的上升 而减小帮忙手段和时间支

18、配学习好资料欢迎下载共需 NaOH溶液的体积为： 450ml+150ml=600ml二、标准缓冲溶液 标准缓冲溶液性质稳固,有确定的缓冲容量和抗稀释才能；标准溶液 是用来校准 pH计的,即应用 pH计测定溶液 pH时,必需用标准缓冲溶液校正仪器；些常用标准缓冲溶液的pH及温度系数列于表4-6基本内容第五节血液中的缓冲系血液中存在的缓冲系主要有：血浆中： H2CO 3-HCO-、H2PO4-HPO4 2-、HnP-Hn-1P-HnP代表蛋白质 红细胞中： H2b-Hb-H2b代表血红蛋白 、H2bO2-HbO2-H2bO2代表氧合血红蛋白 、H2CO 3-HCO-、H2PO4-HPO42-碳酸缓冲系的浓度最高,在保护血液 pH的正常范畴中发挥的作用最重要；二氧化碳是人体在正常新陈代谢过程中产生的酸性物质,溶于体液的二氧化碳以溶解态 CO2的形式存在；正常情形下, HCO 3-与CO2 溶解的比率为 24mmol L-1比1.2mmol L-1,即20/1；在37时,如 CO2溶解于离子强度为 0.16的血；浆中,经校正后的 pK a1 =6.10,代入式pHpKa1 + lgHCO3L16.10 + lg20 7.4 1CO2溶解pH6.10 +