医用基础化学课件第三章 缓冲溶液

医用基础化学课件第三章缓冲溶液第一页，共三十七页，2022年，8月28日教学要求掌握缓冲溶液的组成和缓冲机制熟练进行缓冲溶液pH值的计算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在医学上的意义第二页，共三十七页，2022年，8月28日100mLHClpH=5.00第三页，共三十七页，2022年，8月28日滴加少量强酸、强碱后pH变化很大滴加1ml1mol·L-1HCl滴加1ml1mol·L-1NaOH第四页，共三十七页，2022年，8月28日100mL醋酸和醋酸钠溶液pH=5.00第五页，共三十七页，2022年，8月28日滴加少量强酸、强碱pH几乎不变滴加1ml1mol·L-1HCl滴加1ml1mol·L-1NaOH第六页，共三十七页，2022年，8月28日实验小结100mLHClpH=5.00滴加1ml1mol·L-1HClpH=2.00滴加1ml1mol·L-1NaOHpH=12.00100mLHAc~NaAcpH=5.00滴加1ml1mol·L-1HClpH=5.02滴加1ml1mol·L-1NaOHpH=4.98第七页，共三十七页，2022年，8月28日第一节缓冲溶液及缓冲机制一、缓冲溶液的缓冲作用和组成缓冲溶液：能够抵抗外来少量强酸、强碱或稍加稀释而保持pH基本不变的溶液缓冲作用：缓冲溶液对强酸、强碱或稀释的抵抗作用第八页，共三十七页，2022年，8月28日一、缓冲溶液的组成缓冲溶液的组成一般分为三类：1.弱酸及其共轭碱组成的缓冲液HAc–Ac-,HCN–CN-,H2CO3–HCO3-

2.弱碱及其共轭酸组成的缓冲液NH3–

NH4+,CH3NH2–

CH3NH3+

…3.酸式盐及其共轭碱组成的缓冲液H2PO4-–

HPO42-,HCO3-

–

CO32-…甲胺-甲胺盐酸盐第九页，共三十七页，2022年，8月28日缓冲溶液由有足够浓度的一对共轭酸碱对的两种物质组成组成缓冲溶液的共轭酸碱对被称为缓冲系(buffersystem)或缓冲对(bufferpair)。第十页，共三十七页，2022年，8月28日二、缓冲机制NaAcNa＋＋Ac-

抗酸成分：缓冲对中的共轭碱抗碱成分：缓冲对中的共轭酸第十一页，共三十七页，2022年，8月28日第二节缓冲溶液的pHNaBNa＋＋B-

Henderson-Hasselbalch方程式缓冲比第十二页，共三十七页，2022年，8月28日公式的几种变形若用同样浓度的弱酸和其共轭碱来配制缓冲溶液，可用下列公式第十三页，共三十七页，2022年，8月28日结论：缓冲溶液的pH取决于缓冲系中弱酸的pKa，温度对其有影响同一缓冲系的缓冲溶液，pH随缓冲比的改变而改变缓冲溶液在稍加稀释时，pH基本不变。只有当稀释到一定程度（溶液电离度和离子强度发生较大变化），溶液pH会发生变化。缓冲比等于1时，pH＝pKa第十四页，共三十七页，2022年，8月28日例题计算0.10mol·L-1NH350mL和0.20mol·L-1NH4Cl30mL混合溶液的pH。K(NH3)=1.79×10-5pH＝9.17第十五页，共三十七页，2022年，8月28日例题

计算：1.0.50mol·L-1HAc和0.50mol·L-1NaAc混合溶液的pH。2.在上述1.0L缓冲溶液中加入0.020mol固体NaOH后，溶液的pH。3.在上述1.0L缓冲溶液中加入0.020molHCl后，溶液的pH。K(HAc)=1.76×10-5pH=4.74pH=4.81pH=4.67第十六页，共三十七页，2022年，8月28日例题：“将NH3-NH4Cl缓冲溶液稀释一倍，溶液中的[OH-]减少到原来的1/2”，对吗？答：错！第十七页，共三十七页，2022年，8月28日思考题：判断正误：0.1mol·L-1HAc与0.1mol·L-1NaAc等体积混合配制的缓冲溶液pH=4.75，是酸性溶液，所以只能抗碱不能抗酸。第十八页，共三十七页，2022年，8月28日第三节缓冲容量和缓冲范围一、缓冲容量定义：单位体积缓冲溶液的pH改变1时，所需加入一元强酸或一元强碱的物质的量衡量缓冲能力大小的尺度defdn和V一定，|dpH|愈小，β愈大，缓冲能力越强加入微小量的一元强酸或一元强碱的物质的量pH的微小改变量恒大于0|dpH|和V一定，dn愈大，β愈大，缓冲能力越强mol·L-1·pH-1第十九页，共三十七页，2022年，8月28日缓冲容量与缓冲溶液浓度的关系[HB][B-]缓冲容量随缓冲溶液pH改变而改变c总＝[HB]+[B-]缓冲容量随缓冲溶液[HB]、[B-]及c总的改变而改变第二十页，共三十七页，2022年，8月28日影响缓冲容量的因素(1)0.05mol·L-1HCl(4)0.05mol·L-1KH2PO4+NaOH(2)0.1mol·L-1HAc+NaOH(5)0.05mol·L-1H3BO3+NaOH(3)0.2mol·L-1HAc+NaOH(6)0.02mol·L-1NaOH4.75第二十一页，共三十七页，2022年，8月28日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2.总浓度一定时，缓冲比为1:1时，缓冲容量极大1.强酸、强碱溶液，浓度越大，缓冲容量越大4.不同的缓冲系，c总相同，β极大相同第二十二页，共三十七页，2022年，8月28日例题：下列溶液β最大的是：A.1L中含0.06molHAc与0.03molNaAcB.1L中含0.05molHAc与0.04molNaAcC.1L中含0.02molHAc与0.07molNaAcD.1L中含0.01molHAc与0.08molNaAcc总都为0.09mol·L-1，再看缓冲比，哪个接近1:1，所以选B第二十三页，共三十七页，2022年，8月28日思考题：判断正误：0.1mol·L-1HAc与0.1mol·L-1NaOH等体积混合后，该溶液缓冲容量最大。第二十四页，共三十七页，2022年，8月28日二、缓冲范围缓冲比大于10:1或小于1:10，缓冲溶液失去缓冲能力缓冲范围：pH＝pKa±1第二十五页，共三十七页，2022年，8月28日第四节缓冲溶液的配制一、缓冲溶液的配制方法1.选择合适的缓冲系pH在pKa±1范围内pH接近pKa2.生物医学中配制缓冲溶液的总浓度要适宜0.05～0.2mol·L－13.计算所需缓冲系各物质的量4.校正第二十六页，共三十七页，2022年，8月28日例题：已知:H3PO4的各级酸常数是pKa1=2.12,pKa2=7.21,pKa3=12.67。问：欲配制pH=7.40的缓冲溶液，应选择什么作缓冲对？而Ka2是H2PO4-的酸常数，∴H2PO4-作共轭酸，则共轭碱就是HPO42-

解:∵pKa2=7.21最接近7.40∴应该选择H2PO4-–HPO42-作缓冲系第二十七页，共三十七页，2022年，8月28日例题：已知:pKa(HAc)=4.75,pKb(NH3)=4.75,pKa(H2PO4-)=7.21若配制pH=9的缓冲溶液，选择下面哪个缓冲系最好？A.HAc-NaAcB.NH3-NH4ClC.NaH2PO4-Na2HPO4

B最好∵pKNH4+=14.00－4.75=9.25第二十八页，共三十七页，2022年，8月28日例题：柠檬酸（H3Cit）及盐是一种多质子酸缓冲体系，常用于培养基中。如在0.200mol·L-1柠檬酸500ml中，需加入0.400mol·L-1的NaOH溶液多少毫升，才能配成pH＝5.00的缓冲溶液？

（已知H3Cit的pKa1=3.13，pKa2=4.76，pKa3=6.40）解:选择缓冲系为：H2Cit－-HCit2－溶液中n(H3Cit)=0.200×0.500=0.100mol=n(H2Cit－)+n(HCit2－)第二十九页，共三十七页，2022年，8月28日反应耗去NaOH的物质的量：

n(NaOH)＝1×0.0365+2×0.0635＝0.1635moln(NaOH)=c(NaOH)×V(NaOH)V(NaOH)=0.1635/0.400=0.4088L=408.8mL第三十页，共三十七页，2022年，8月28日思考题：缓冲溶液既可以用共轭酸碱对混合配制而成，也可用在某种弱酸中加入NaOH或在某种弱碱中加入HCl配制而成。在1L0.1mol·L-1的HAc中加入少量固体NaOH，若溶液体积不变，问总浓度为多少？随着NaOH的不断加入，该缓冲溶液的总浓度将如何变化？第三十一页，共三十七页，2022年，8月28日二、标准缓冲溶液溶液浓度(molL-1)pH(25℃)pH(30℃)pH(35℃)酒石酸氢钾(KHC4H4O6)

饱和3.563.553.55邻苯二甲酸氢钾(KHC8H4O4)

0.054.014.014.02磷酸盐(KH2PO4-Na2HPO4)

0.025~0.0256.866.856.84硼砂(Na2B4O7·10H2O)

0.019.189.149.10第三十二页，共三十七页，2022年，8月28日pKa1=2.98，缓冲范围为1.98～3.98pKa2=4.30，缓冲范围为3.30～5.30体系中有足够浓度的抗酸、抗碱成分，且两个缓冲范围有重合，增强缓冲能力。第三十三页，共三十七页，2022年，8月28日缓冲溶液缓冲对酒石酸氢钾(KHC4H4O6)

H2C4H4O6~HC4H4O6-HC4H4O6-~C4H4O62-邻苯二甲酸氢钾(KHC8H4O4)

H2C8H4O4~HC8H4O4-HC8H4O4-~C8H4O42-磷酸盐(KH2PO4-Na2HPO4)

H2PO4－~HPO42－硼砂(Na2B4O7·10H2O)

HBO2~NaBO2第三十四页，共三十七页，2022年，8月28日第五节血液中的缓冲系正常人血浆的pH值约为7.35~7.456.10正常人血浆pH：第三十五页，共三十七页，2022年，8月28日讨论：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HCO3--CO2(aq)缓冲系的缓冲比为

20:1HC