人卫6版 第四章 缓冲溶液(统)学习资料

第四章缓冲溶液(buffersolution)§4-1缓冲溶液及缓冲机制

0.1mol/LNaCl或H2O0.1mol/LHAc+NaAc

加溴麝香草酚蓝绿黄加HCl黄黄加NaOH蓝黄一、缓冲溶液及缓冲作用的原理

缓冲作用是足够浓度的共轭酸碱对(HB-B-)存在的体系中,通过共轭酸碱对(HB-B-)之间的质子传递平衡的移动来实现的.HB+H2OB-+H3O+抗碱成分抗酸成分

二、缓冲溶液的组成由足够浓度、适当比例的共轭酸碱对组成的溶液，共轭酸碱对合称为缓冲系或缓冲对（buffersystemorbufferpair)一般，缓冲对为弱的共轭酸碱对。弱酸与其共轭碱的浓度都较大。

三、缓冲溶液的类型1.弱酸及其共轭碱例：HAc-NaAc、H2CO3-NaHCO3、(CH2)6N4H+-(CH2)6N42.弱碱及其共轭酸例：

NH3-NH4+

、Na2CO3-Na2HCO3NH2CH2COO

–-NH2CH2COOH3.两性物质例：Na2HPO4、NaH2PO4、KHC8H4O44.强酸、强碱

§4-2缓冲溶液的pH值

一、缓冲溶液pH值的近似计算公式

Ka—缓冲对中共轭酸的质子传递平衡常数。[HB]、[B-]—共轭酸、共轭碱的平衡浓度[B-]／[HB]称为缓冲比(buffercomponentratio)。[HB]＋[B-]称为缓冲溶液的总浓度。由HB-B-缓冲对组成的缓冲溶液pH值的近似计算公式：

pH＝pKa+㏒[B-]／[HB]

cB-／cHB称为缓冲比；cB-＋cHB

＝c总若使用相同浓度的弱酸及共轭碱配制,

VHB、VB为配制时所取相同浓度的弱酸及共轭碱的体积

2、同一缓冲系，pKa值一定，缓冲溶液的pH值随缓冲比的改变而改变。当缓冲比cB-／cHB＝1时，pH＝

pKa。1、缓冲溶液pH值首先取决于弱酸的Ka值；其次取决于缓冲比例1.在200mL0.18mol·L-1

NaAc溶液中加入50mL0.18mol·L-1

HCl溶液

，计算加入前后溶液的pH值。例2.在1L0.10mol·L-1

HAc

溶液中加入16.4gNaAc，取此溶液100mL加入100mL0.05mol·L-1

HCl后溶液的pH值为多少？§4－3缓冲容量(buffercapacity)缓冲容量是定量衡量缓冲溶液缓冲能力大小的尺度.

一、缓冲容量

其定义式为:为正值，单位:浓度·pH-1，常用mol·L

-1缓冲容量越大,

缓冲溶液缓冲能力越强。缓冲容量在数值上等于使单位体积(1L)的缓冲溶液的pH值改变1个单位所需加入的一元强酸或一元强碱的物质的量na(b)

由HB-B-缓冲对组成的缓冲溶液其缓冲容量的计算式：

n/m=[B-]/[HB]，c总=[B-]+[HB]只适用与总浓度较小（0.05～0.2mol·L-1），pH值为3～11范围内的缓冲系。缓冲容量随溶液的pH值的变化而变化。缓冲容量随总浓度和缓冲比的改变而改变。例3.将0.20mol·L-1HB溶液和0.20mol·L-1B–溶液以9:1、3:1及1:1的体积比混合

，计算各种情况下缓冲系的缓冲容量。二、影响缓冲容量的因素缓冲溶液的总浓度和缓冲比是影响缓冲容量的两个重要因素

1.缓冲溶液的总浓度对缓冲容量的影响pKa－1pKa＋1pH

0.05mol/L0.1mol/LpH=pKa醋酸缓冲溶液的缓冲容量与

pH值及缓冲比的关系=0.115mol/L=0.029mol/L

同一缓冲系的缓冲溶液,当缓冲比相同时,总浓度越大,缓冲容量越大.2、缓冲溶液的缓冲比对缓冲容量的影响pKa－1pKa＋1pH

0.05mol/L0.1mol/LpH=pKa醋酸缓冲溶液的缓冲容量与

pH值及缓冲比的关系

最大在缓冲比为1：1处，即pH＝pKa处，此时溶液的缓冲能力最强，

最大＝0﹒576c总

最大仅取决于缓冲溶液的c总，与共轭酸的Ka或缓冲对种类无关。

0.05mol·L-1KH2PO4+NaOH0.05mol·L-1H2BO3+NaOH

总浓度相同的不同缓冲系，缓冲容量的最大值相同。pKa－1pKa＋1pH

0.05mol/L0.1mol/LpH=pKa醋酸缓冲溶液的缓冲容量与

pH值及缓冲比的关系同一缓冲系的缓冲溶液，当c总相同时，缓冲比越接近1，溶液的pH值越接近pKa,缓冲容量越大,缓冲溶液的缓冲能力越强。

缓冲溶液的总浓度和缓冲比是影响缓冲容量的两个重要因素

同一缓冲系的缓冲溶液,当缓冲比相同时,总浓度越大,缓冲容量越大.同一缓冲系的缓冲溶液，当c总相同时，缓冲比越接近1，溶液的pH值越接近pKa,缓冲容量越大,缓冲溶液的缓冲能力越强。pKa－1pKa＋1pH

0.05mol/L0.1mol/LpH=pKa醋酸缓冲溶液的缓冲容量与

pH值及缓冲比的关系三、缓冲溶液的缓冲范围（buffereffectiverange)

pKa﹣1～pKa﹢1这一pH值范围称为缓冲溶液的有效缓冲范围，即缓冲溶液只有在此pH值范围内才能有效地发挥其缓冲作用。§4-4缓冲溶液配制的计算1.选择合适的缓冲对，使其弱酸的pKa与所需溶液的pH值相等或相近。2.因pKa与pH值不相等，调整c(共轭碱）/c(共轭酸）的比值，一般应控制在0.1～10之间。3.c总浓度宜在0.05～0.2mol/L之间。一、缓冲溶液的配制配制的一般步骤：例1.在500mL的氨水中加入多少克NH4Cl可配制pH=9.30缓冲溶液1L？已知:NH3的pKb

=4.75M(NH4Cl)=53.5mol·L-11．弱酸（弱碱）及其共轭碱（共轭酸）直接配制的计算一般为了配制方便，常使用相同浓度的弱酸及其共轭碱配制，此时缓冲比等于体积比过量弱酸HB（弱碱B‾）与强碱（强酸）混合反应后，剩余弱酸HB（弱碱B‾）与反应产物B‾（HB）组成缓冲系，配成缓冲溶液。2．过量弱酸（弱碱）与强碱（强酸）混合，配成缓冲溶液的计算例1需配制一个pH=4．0的缓冲溶液，现有1L0．5mol/LHAc溶液，问需加入NaOH固体多少克？例2分别加HCl或NaOH溶液在Na2HPO4溶液中配制缓冲溶液，可配成几种缓冲系不同的缓冲溶液？它们的理论缓冲范围各为多少？若上述溶液的起始浓度相同，它们以何种体积比混合，才能使所配缓冲溶液的最大？§4-5血液中的缓冲系血浆中：H2CO3-HCO3-、H2PO4—HPO42-、

HnP-Hn–1P-(HnP代表蛋白质)红细胞中：

H2b-Hb

-(H2b代表血红蛋白)、

H2bO2-HbO

2-

(H2bO2代表氧合血红蛋白)、

H2CO3-HCO3-、H2PO4—HPO42-H2O+

CO2溶解H2CO3HCO3-+

H+

肺肾第四章缓冲溶液目的要求：

1.掌握缓冲溶液的基本概念、组成和作用原理。2.掌握缓冲溶液的pH值的近似计算公式及其应用。3.熟悉缓冲容量的概念、缓冲溶液的配制方法及血液中的缓冲系。

4.了解标准缓冲溶液及缓冲溶液pH计算公式的校正。§4-5血液中的缓冲系血浆中：H2CO3-HCO3-、H2PO4—HPO42-、

HnP-Hn–1P-(HnP代表蛋白质)红细胞中：

H2b-Hb

-(H2b代表血红蛋白)、

H2bO2-HbO

2-

(H2bO2代表氧合血红蛋白)、

H2CO3-HCO3-、H2PO4—HPO42-例1需配制一个pH=4．0的缓冲溶液，现有1L0．5mol/LHAc溶液，问需加入NaOH固体多少克？例2在H3PO4溶液中加入合适量的NaOH可配成几种缓冲系不同的缓冲溶液？它们的理论缓冲范围各为多少？例1用1.00mol/LNaOH和1.00mol/L丙酸（CH3CH2COOH),如何配制1000ml总浓度为0.100mol/LpH=5．00的缓冲溶液？已知丙酸的pKa=4.86

例2在H3PO4溶液中加入合适量的NaOH可配成几种缓冲系不同的缓冲溶液？它们的理论缓冲范围各为多少？例1需配制一个pH=4．0的缓冲溶液，现有1L0．5mol/LHAc溶液，问需加入NaOH固体多少克？例2在H3PO4溶液中加入合适量的NaOH可配成几种缓冲系不同的缓冲溶液？它们的理论缓冲范围各为多少？§4-4缓冲溶液配制的计算例1欲配制250mlpH=5．00缓冲溶液，需在125ml浓度1．0mol/L的NaAc溶液中加入浓度为6．0mol/LHAc和水各多少毫升？例2需配制一个pH=4．0的缓冲溶液，现有1L0．5mol/LHAc溶液，问需加入NaOH固体多少克？例3欲配制pH=4．0总浓度为1．0mol/L的HAc–NaAc

缓冲溶液1．0L,计算需加入HAc和NaAc各多少克？§4-4缓冲溶液配制的计算过量弱碱B‾与强酸混合反应，剩余弱碱B‾与反应产物HB组成缓冲系，配成缓冲溶液.例2需配制一个pH=4．0的缓冲溶液，现有1L0．5mol/LHAc溶液，问需加入NaOH固体多少克？3、配制具有一定总浓度的缓冲溶液的计算例3欲配制pH=4．0总浓度为1．0mol/L的HAc–NaAc

缓冲溶液1．0L,计算需加入HAc和NaAc各多少克？单一体系一元强酸：[H＋]=C酸一元强碱：[OH－]=C碱一元弱酸：

[H＋]=