医用基础化学课件第三章-缓冲溶液PPT资料

医用基础(jīchǔ)化学课件第三章缓冲溶液第一页，共37页。教学要求掌握(zhǎngwò)缓冲溶液的组成和缓冲机制熟练进行(jìnxíng)缓冲溶液pH值的计算熟悉缓冲容量的概念及其影响(yǐngxiǎng)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37页。100mLHClpH=5.00第三页，共37页。滴加少量强酸(qiánɡsuān)、强碱后pH变化很大滴加1ml1mol·L-1HCl滴加1ml1mol·L-1NaOH第四页，共37页。100mL醋酸(cùsuān)和醋酸(cùsuān)钠溶液pH=5.00第五页，共37页。滴加少量强酸、强碱(qiánɡjiǎn)pH几乎不变滴加1ml1mol·L-1HCl滴加1ml1mol·L-1NaOH第六页，共37页。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37页。第一节缓冲溶液(huǎnchōnɡrónɡyè)及缓冲机制一、缓冲溶液(huǎnchōnɡrónɡyè)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(bǎochí)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37页。一、缓冲溶液(huǎnchōnɡrónɡyè)的组成缓冲溶液的组成一般分为(fēnwéi)三类：1.弱酸(ruòsuān)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37页。缓冲溶液由有足够浓度的一对共轭酸碱对的两种物质(wùzhì)组成组成缓冲溶液的共轭酸碱对被称为(chēnɡwéi)缓冲系(buffersystem)或缓冲对(bufferpair)。第十页，共37页。第四节缓冲溶液(huǎnchōnɡrónɡyè)的配制c总＝[HB]+[B-]B最好(zuìhǎo)(Na2B4O7·10H2O)pH在pKa±1范围内50mol·L-1NaAc混合溶液的pH。医用基础(jīchǔ)化学课件第三章缓冲溶液12,pKa2=7.0L缓冲溶液中加入0.=n(H2Cit－)+n(HCit2－)|dpH|和V一定，dn愈大，β愈大，缓冲能力越强二、缓冲(huǎnchōng)机制缓冲溶液问：欲配制pH=7.二、标准(biāozhǔn)缓冲溶液02mol·L-1NaOH二、缓冲(huǎnchōng)机制NaAcNa＋＋Ac-

抗酸成分(chéngfèn)：缓冲对中的共轭碱抗碱成分(chéngfèn)：缓冲对中的共轭酸第十一页，共37页。第二节缓冲溶液(huǎnchōnɡrónɡyè)的pHNaBNa＋＋B-

Henderson-Hasselbalch方程式缓冲(huǎnchōng)比第十二页，共37页。公式(gōngshì)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(xiàliè)公式第十三页，共37页。结论(jiélùn)：缓冲(huǎnchōng)溶液的pH取决于缓冲(huǎnchōng)系中弱酸的pKa，温度对其有影响同一缓冲系的缓冲溶液(huǎnchōnɡrónɡyè)，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37页。例题(lìtí)计算0.10mol·L-1NH350mL和0.20mol·L-1NH4Cl30mL混合(hùnhé)溶液的pH。K(NH3)=1.79×10-5pH＝9.17第十五页，共37页。例题计算(jìsuàn)：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37页。例题(lìtí)：“将NH3-NH4Cl缓冲溶液(huǎnchōnɡrónɡyè)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37页。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(róngyè)pH=4.75，是酸性溶液(róngyè)，所以只能抗碱不能抗酸。第十八页，共37页。第三节缓冲容量和缓冲范围一、缓冲容量定义(dìngyì)：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(héngliáng)缓冲能力大小的尺度defdn和V一定，|dpH|愈小，β愈大，缓冲(huǎnchōng)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37页。缓冲容量与缓冲溶液(huǎnchōnɡrónɡyè)浓度的关系[HB][B-]缓冲容量随缓冲溶液(huǎnchōnɡrónɡyè)pH改变而改变c总＝[HB]+[B-]缓冲容量随缓冲溶液(huǎnchōnɡrónɡyè)[HB]、[B-]及c总的改变而改变第二十页，共37页。影响(yǐngxiǎng)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37页。影响(yǐngxiǎng)缓冲容量的因素3.缓冲(huǎnchōng)比一定时，总浓度越大缓冲(huǎnchōng)容量越大2.总浓度一定时，缓冲(huǎnchōng)比为1:1时，缓冲(huǎnchōng)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37页。例题(lìtí)：下列(xiàliè)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(jiējìn)1:1，所以选B第二十三页，共37页。思考题：判断(pànduàn)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37页。二、缓冲范围缓冲(huǎnchōng)比大于10:1或小于1:10，缓冲(huǎnchōng)溶液失去缓冲(huǎnchōng)能力缓冲范围：pH＝pKa±1第二十五页，共37页。第四节缓冲溶液(huǎnchōnɡrónɡyè)的配制一、缓冲溶液(huǎnchōnɡrónɡyè)的配制方法1.选择合适(héshì)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37页。例题(lìtí)：已知:H3PO4的各级(ɡèjí)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(chángshù)，∴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37页。例题(lìtí)：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(nǎge)缓冲系最好？A.HAc-NaAcB.NH3-NH4ClC.NaH2PO4-Na2HPO4B最好(zuìhǎo)∵pKNH4+=14.00－4.75=9.25第二十八页，共37页。例题：柠檬酸（H3Cit）及盐是一种多质子酸缓冲(huǎnchōng)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(huǎnchōng)溶液？

（已知H3Cit的pKa1=3.13，pKa2=4.76，pKa3=6.40）解:选择(xuǎnzé)缓冲系为：H2Cit－-HCit2－溶液(róngyè)中n(H3Cit)=0.200×0.500=0.100mol=n(H2Cit－)+n(HCit2－)第二十九页，共37页。反应(fǎnyìng)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37页。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(duōshǎo)？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37页。二、标准(biāozhǔn)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37页。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(huǎnchōng)范围有重合，增强缓冲(huǎnchōng)能力。第三十三页，共37页。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