未用课件-第四章缓冲溶液

第四章缓冲溶液缓冲溶液BUFFERSOLUTION第四章缓冲溶液缓冲溶液Buffersolution第一节缓冲溶液的基本概念第二节缓冲溶液pH值的计算第三节缓冲容量第四节缓冲溶液的配制第五节缓冲溶液在医学上的意义能够抵抗外加少量酸、碱和水的稀释,而本身pH值不发生显著变化的作用称为缓冲作用,具有缓冲作用的溶液称为缓冲溶液。一、缓冲溶液HAc–NaAc混合液50ml+1mol·L-1HCl1滴pH:4.75---4.74水50ml+1mol·L-1HCl1滴（0.05ml)pH:7-----3水50ml+1mol·L-1NaOH1滴（0.05ml)pH:7-----11HAc-

NaAc+混合液50ml+1mol·L-1

NaOH1滴pH:4.75---4.76HAc-NaAc+混合液

+水pH:7.0在含有HAc的NaAc的溶液中存在下列解离过程:

HAc

H++Ac-

NaAc──→Na++Ac-

NaAc完全解离，由于同离子效应，降低了HAc的解离度，这时[HAc]和[Ac-]都较大，而且存在着[HAc]解离平衡。当加入少量H+时，H+离子和溶液中的Ac-结合生成HAc，使解离平衡向左移动，达到新平衡时H+离子浓度不会显著增加；如果在上述溶液中加入少量的碱，增加的OH-与溶液中的H+离子结合为水，这时HAc的解离平衡向右移动，以补充H+离子的减少。缓冲能力是有限的，只是少量酸碱。二、缓冲作用原理

加少量OH-:

大量HAc+OH-→Ac-+H2O

[HAc]略↓[Ac-]略↑[H+]略↓HAc—NaAc体系HAcH++Ac-NaAc→Na++

Ac-

[H+]不大[HAc]及[Ac-]较大加少量H+:大量Ac-+H+→HAc

[HAc]略↑[Ac-]略↓[H+]略↑加少量水:[HAc]/[Ac-]基本不变二、缓冲作用原理三、缓冲对组成特点：⒉酸式盐+次级盐

NaHCO3—Na2CO3NaH2PO4—Na2HPO4…⒈

弱酸+弱酸盐

HAc—NaAc

H2CO3—NaHCO3

…

⒊弱碱+弱碱盐

NH3—NH4Cl

…

均含共轭酸碱对抗酸成分+抗碱成分缓冲对§4-2缓冲溶液pH值的计算一、缓冲公式缓冲体系HB–MB：HB+H2OH3O++B-B-+H2OHB+OH-H2O+H2OH3O++OH-MBM++B-⑴质子转移平衡⑵电荷平衡⑶物料平衡近似处理：c

HB>>[OH-]–[H+]cB->>[H+]–[OH-]缓冲公式二、计算缓冲溶液pH值例4-1将0.10mol·L-1的NaH2PO4溶液10.0ml和0.20mol·L-1的Na2HPO4溶液1.0ml混合，计算该混合液的pH值。解：H2PO4-H++HPO42-已知磷酸的Ka2=6.23×10-8pH=7–lg3.11=6.51＝3.11×10-7(mol·L-1)二、计算缓冲溶液pH值例4-2将0.10mol·L-1

盐酸溶液100ml与400ml0.10mol·L-1

氨水溶液相混合，求混合后溶液的pH值（已知NH3的K

b=1.76×10-5）。解：NH3+H+NH4+pH=10–lg1.89=9.72§4-3缓冲容量一、缓冲容量β△b：1L缓冲溶液中加入强酸或强碱的物质的量(mol)△pH:加入强酸或强碱后溶液pH的变化值§4-3缓冲容量不同缓冲比时的缓冲容量(ｃ总＝0.10mol·L-1):溶

液12345VNaAc/VHAc1.0/9.02.5/7.55.0/5.07.5/2.59.0/1.0pH3.804.274.755.235.70加酸（或加碱）后的pH值3.634.204.805.375.87|△pH|0.170.070.050.070.17缓冲容量β0.020.040.060.040.02§4-3缓冲容量§4-3缓冲容量二、影响缓冲容量的因素1.缓冲比一定时，c总越大，缓冲能力越强。2.c总一定时，缓冲比=1，缓冲能力最强。3.缓冲范围：pKa－1

＜pH＜pKa＋1例4-3用浓度均为0.20mol·L-1

的HAc和NaAc溶液等体积比混合成10ml缓冲液，计算该缓冲液的pH值。若在该溶液中加入0.10mol·L-1NaOH0.30ml，再计算该缓冲液的缓冲容量β(HAc的pKa=4.75)。解:⑴⑵加入强碱后：△pH=pH1－pH0

=4.78－4.75=0.03§4-3缓冲容量§4-4缓冲溶液的配制一、选择原则

⒈选择缓冲对

pH≈pKa（或pOH≈pKb）同时考虑配伍禁忌，无干扰反应发生。

⒉控制缓冲对的总浓度，c总=0.05～0.2mol·L-1

缓冲容量β=0.02～0.1mol·L-1·pH-1

⒊计算所需缓冲对物质的量。4.pH值校正。§4-4缓冲溶液的配制

二、配制采用相同浓度的弱酸及其共轭碱溶液按一定的体积比混合。例4-4配制pH=5.00的缓冲溶液100ml,应选择哪种缓冲对？如何配制？解：选用0.10mol·L-1HAc-0.10mol·L-1NaAc

设需HAcχml，则NaAc为（100-χ）ml

∴VHAc=χ≈36(ml)

VNaAc=100-χ≈64(ml)2.在一定量的弱酸（或弱碱）溶液中，加入较小量的强碱（或强酸）。例4-550ml0.10mol·L-1HAc溶液与25ml0.10mol·L-1NaOH

溶液相混合，是否具有缓冲作用？并计算该溶液的pH值。解：HAc+NaOH→NaAc+H2O反应前/mmol0.10×500.10×250反应后/mmol0.10(50-25)0.10×25∴pH=4.75

=1.76×10-5mol·L-1例4-6在浓度为0.05mol·L-1的Tris（三羟甲基氨基甲烷）溶液50ml中，加入浓度为0.05mol·L-1

的HCl溶液多少ml，用水稀释到100ml后溶液的pH值为7.40(298K)？已知Tris·H+

的pKa=8.17解：设需加入HCl溶液xml

Tris+H+→Tris·H+

起始n(mmol)0.05×500.05x平衡n(mmol)0.05(50-x)0.05x∴x=42.7(ml)补充例题:今有2.0L0.10mol·L-1的Na3PO4溶液和2.0L0.10mol·L-1的NaH2PO4溶液,仅用这两种溶液(不可再加水)来配制pH=12.50的缓冲溶液.问能配制这种缓冲溶液多少升?已知pKa3=12.35.由于Na3PO4能与NaH2PO4作用,故缓冲系统由HPO42-和PO43-构成.∵pKa3=12.35,而所需缓冲溶液的pH=12.50,说明系统中PO43-应过量,∴2.0LNa3PO4应全部用上.设需0.10mol·L-1的NaH2PO4xL.解:由于pKb1=pKw-pKa3=14.00-12.35=1.65.故此例不能采用最简式求解.[H+]=Ka3(ca+[OH-])(cb-[OH-])Na3PO4+NaH2PO4=2Na2HPO4反应前n/mol反应后n/mol2×0.10 0.10x 0.00.20x0.20–0.10x

0.0=10-12.50mol·L-1.据:HPO42-PO43-+H+,Ka3.ca=(0.20x/2.0+x);cb=(0.20-0.10x)/(2.0+x).补充例题:[OH-]=0.032mol·L-1.将以上关系代入[H+]计算式中,解得x=0.12L.因此,可以配成pH=12.50的缓冲溶液2.12L.pOH=pKw-pH=14.00-12.50=1.50.补充例题:§4-5缓冲溶液在医学上的意义一、血液的主要缓冲体系是H2CO3-HCO3-H2O+CO2H2CO3H++HCO3-肺肾[H+]增加（发高烧、气喘…），平衡向左加快肺部二氧化碳的排出量延长肾内HCO3-的停留时间[OH-]增加（肺气肿、糖尿病…),平衡向右降低肺部二氧化碳的排出量加快肾内HCO3-的排泄量血浆pH值的计算

pKa=6.10［CO2］溶解=1.2×10-3mol·L-1

[HCO3-]=2.4×10-2mol·L-1

二、细胞内主要缓冲体系是H2PO4--HPO42-H2PO4-H++HPO42-肾肾[H+]增加,平衡向左,肾将多余的H2PO4-从尿中排出；[OH-]增加,平衡向右,肾将多余的HPO42-从尿中排出。小结一、缓冲溶液的组成缓冲对：HB–B-

（抗碱成分、抗酸成分）二、缓冲溶液pH

值的计算三、缓冲溶液的选择和配制Summary

Apaticularlyimportanttypeofacid-basemixtureisaweakconjugateacid-basepair.Suchmixturesfunctionasbuffers,theconjugateacid-basepairiscalledbufferpair.Addition