医用化学 第4章 缓冲溶液

医用化学2010级临床医学7-8班，9-13-14班参考教材：基础化学（第7版），人民卫生出版社第四章缓冲溶液BufferSolution学习内容1.缓冲溶液及缓冲机制①缓冲溶液及其作用机制②缓冲溶液的组成2.缓冲溶液pH的计算①缓冲溶液pH的近似计算公式②缓冲溶液pH计算公式的校正3.缓冲容量和缓冲范围①缓冲容量②

影响缓冲容量的因素及缓冲范围学习内容4.缓冲溶液的配制①常用缓冲溶液的配制方法②标准缓冲溶液5.血液中的缓冲系学习要求掌握缓冲溶液的概念、组成和缓冲机理。掌握影响缓冲溶液pH的因素、应用Henderson-Hasselbalch方程式计算缓冲溶液的pH值。掌握缓冲容量的概念、影响因素及有关计算。熟悉配制缓冲溶液的原则和方法。了解医学上常用缓冲溶液配方和标准缓冲溶液。熟悉血液中的主要缓冲系及在稳定血液pH过程中的作用。第一节缓冲溶液及缓冲机制演示实验样品1，0.10mol·L-1NaCl溶液样品2，含HAc和NaAc均为0.10mol·L-1的混合液操作（1）滴加强酸HCl至c(HCl)=0.010mol·L-1操作（2）滴加强碱NaOH至c(NaOH)=0.010mol·L-1观察现象：pH的变化程度第一节缓冲溶液及缓冲机制结论

（1）HAc—NaAc混合溶液具有抵抗外来少量强酸、强碱而保持pH基本不变的能力。（2）在大量的外来酸碱作用下，pH最终改变，说明其抵抗力是有限度的。第一节缓冲溶液及缓冲机制缓冲溶液及其作用机制缓冲溶液（buffersolution）能够抵抗外来少量强酸、强碱，或少量稀释时可保持其pH基本不变的溶液。缓冲作用（bufferaction）缓冲溶液对强酸、强碱或稀释的抵抗作用。第一节缓冲溶液及缓冲机制缓冲原理：以HAc-Ac-体系为例共轭酸共轭碱

HAc+H2O←→Ac-+H3O+纯HAc液：0.1mol.L-1

0.00132mol.L-1大量微量HAc-NaAc：0.1mol.L-1

0.1mol.L-1大量大量(人为配制)第一节缓冲溶液及缓冲机制缓冲原理：以HAc—Ac-体系为例抗酸。侵入少量强酸时，共轭碱Ac-接收外来H+，平衡左移，使得溶液H+浓度变化甚微。抗碱。侵入少量强碱时，OH-与H3O+结合，平衡右移，共轭酸补充消耗掉的H3O+离子，也使得溶液H+浓度变化甚微。稀释。假设稀释一倍：正向速率V＝K.1/2.[HAc]

逆向速率：V＝K.1/2.[H3O+].1/2.[Ac-]第一节缓冲溶液及缓冲机制结论①缓冲溶液中，同时含有较大量的抗碱成分和抗酸成分，对抗的只是外来的少量强酸、强碱。缓冲作用的一般原理，就是弱电解质的解离平衡的移动原理。共轭酸是抗碱成分；共轭碱是抗酸成分。第一节缓冲溶液及缓冲机制缓冲溶液的组成一般由具有足够浓度和一定比例的共轭酸碱对的两种物质组成。共轭酸称为抗碱成分，共轭碱称为抗酸成分。组成缓冲溶液的共轭酸碱对的两种物质合称为缓冲系(buffersystem)或缓冲对(bufferpair)。共轭酸共轭碱HAcNH4ClH2PO4-NaAcNH3·H2OHPO42-抗酸成分缓冲系抗碱成分组成示意图第一节缓冲溶液及缓冲机制第一节缓冲溶液及缓冲机制常见的缓冲系

Tris：三羟甲基氨基甲烷分子式：C4H11NO3

示性式：C(CH2OH)3NH2结构式：第一节缓冲溶液及缓冲机制常见缓冲溶液的组成（1）弱酸及其次级盐（2）弱碱及其次级盐（3）多元弱酸(碱)的两种相邻盐（4）多元弱酸的一种酸式盐（5）较浓的强酸或强碱溶液第一节缓冲溶液及缓冲机制在实际应用中，还采用酸碱反应的生成物与剩余的反应物组成缓冲系。弱酸（过量）+强碱弱碱（过量）+强酸优点：HCl和NaOH

溶液常备试剂，容易获得。弱酸或弱碱的浓度即缓冲系的总浓度。通常缓冲溶液的pH需要在pH计监控下调整，滴加强碱/酸易于操作。第二节缓冲溶液pH的计算缓冲溶液pH值的近似计算公式1、Henderson—Hasselbalch方程式以HB代表弱酸，并与B-组成缓冲溶液。

HB

+

H2OH3O+

+

B-第二节缓冲溶液pH的计算

Henderson—Hasselbalch方程式的意义缓冲溶液的pH首先取决于pKa

pKa值一定，其pH随着缓冲比[B-]/[HB]的改变而改变。当缓冲比等于l时，pH等于pKa第二节缓冲溶液pH的计算

Henderson—Hasselbalch方程式的应用HB在溶液中只少部分解离，且因B-的同离子效应，使HB几乎完全以分子状态存在。所以第二节缓冲溶液pH的计算

由于c=n/V，所以第二节缓冲溶液pH的计算

根据n=cV，若取储备液c(B-)=c(HB)第二节缓冲溶液pH的计算

例将20mL0.10mol·L-1的H3PO4溶液与30mL0.10mol·L-1的NaOH溶液混合，求所得缓冲溶液的pH=？已知：pKa1=2.16,pKa2=7.21,pKa3=12.32。解:H3PO4+NaOHNa2HPO4+H2O反应前20×0.10mmol30×0.10mmol反应后1.0mmol1.0mmolNa2HPO4+NaOHNaH2PO4+H2O反应前2.0mmol1.0mmol反应后1.0mmol1.0mmol第二节缓冲溶液pH的计算

缓冲溶液的稀释值缓冲溶液加水稀释时，c(B-)与c(HB)的比值不变，pH的计算值也不变。但稀释会引起溶液离子强度的改变，使HB和B-的活度因子受到不同程度的影响，因此缓冲溶液的pH值也随之有微小的改变。

第二节缓冲溶液pH的计算

因稀释而引起缓冲溶液pH值的变化用稀释值表示，当缓冲溶液的浓度为c时，加入等体积纯水稀释，稀释后与稀释前的pH值之差定义为稀释值，符号为ΔpH1/2

稀释值＞0，表明缓冲溶液的pH值随稀释而增加；稀释值＜0，则表明缓冲溶液的pH值随稀释而减少。第二节缓冲溶液pH的计算

稀释值ΔpH1/2/pH单位C总(mo1·L-1)z＝0(如HAc-Ac-)z＝+1(如NH4+-NH3)z＝-1(如H2P04--HPO42-)0.10.028-0.0250.1050.050.023-0.0230.0960.0250.019-0.0190.0820.020.017-0.0170.0790.010.013-0.0130.0650.0050.010-0.0100.0470.00250.007-0.0070.040第三节缓冲容量和缓冲范围一、缓冲容量当加入过量的强酸或强碱，缓冲溶液的pH将发生较大变化，失去缓冲能力。用缓冲容量β作为衡量缓冲能力大小的尺度。定义为β越大，说明缓冲溶液的缓冲能力越强。第三节缓冲容量和缓冲范围二、影响缓冲容量的因素

1）

缓冲比的影响2）总浓度c总＝[HB]+[B-]的影响第三节缓冲容量和缓冲范围三、最大缓冲容量βmax缓冲比越接近1，缓冲容量越大；缓冲比等于1时，有最大缓冲容量。第