第五章-缓冲溶液.ppt

1、第五章 缓冲溶液,第一节 同离子效应 第二节 缓冲溶液 思考与练习,第一节 同离子效应,举例：,第一节 同离子效应,定义： 在弱电解质溶液中，当加入一种与弱电解质具有相同离子的强电解质时，使弱电解质的电离度降低的现象。 几点说明： 1使电离平衡向左移动； 2结果总是； 3Ki不变；,第一节 同离子效应,应用： 1控制溶液 H+（pH）； 2控制溶液中某种离子的浓度 如控制H2S中的S2- 不同pH时0.1mol/LH2S溶液中的S2 pH 1 4 79 S2 110-18110-12 110-6 110-2 (mol/L) 3配置一定pH的缓冲溶液；,第二节 缓冲溶液,一、 缓冲溶液的概念 二

2、、 缓冲溶液的组成 三、 缓冲作用的原理 四、 缓冲溶液pH的计算 五、 缓冲溶液的配制 六、 缓冲溶液在医药上的意义,一、 缓冲溶液的概念,实验一： 取试管二支，各加入蒸馏水10ml， 在第一支试管中滴入甲基橙指示剂2滴， 则溶液呈黄色，再滴入0.5 mol/L盐酸溶 液1滴，溶液立即呈红色； 在第二支试管中滴入酚酞指示剂2滴， 则溶液呈无色，再滴入0.5mol/L氢氧化钠 溶液1滴，溶液立即呈红色。 实验二： 取试管二支，各加入氯化钠溶液10ml， 重复实验一内容，溶液颜色的变化与实验一相同。,一、 缓冲溶液的概念,实验三： 取试管三支，各加入0.5mol/L醋酸和0.5mol/L醋酸钠的

3、混和溶液10m1，再各加入甲基橙指示剂2滴、摇匀，三支试管溶液均呈橙色。 第一支试管留作对照， 在第二支试管中逐滴加入0.5mo1/L盐酸共约10滴左右，摇匀，与第一支试管溶液的颜色进行比较 在第三支试管中逐滴加入0.5mo1/L氢氧化钠溶液共约10滴左右，摇匀，与第一支试管溶液的颜色进行比较 观察到这三支试管中溶液的颜色没有什么大的差别，即溶液的pH没有发生显著变化。,一、 缓冲溶液的概念,实验证明： 在水中或氯化钠溶液中，当加入少量的强酸或强碱时，水或氯化钠溶液的pH会发生很大的变化。 由醋酸和醋酸钠组成的混和溶液具有抵抗酸和碱的能力，加入少量的强酸或强碱时，溶液的pH基本不变。,一、 缓

4、冲溶液的概念,缓冲作用(buffer action)： 能抵抗外来少量酸或碱而保持溶液的pH几乎不变的作用。 缓冲溶液(buffer solution)： 具有缓冲作用的溶液。 缓冲对或缓冲系： 具有缓冲作用的两种物质。,二、缓冲溶液的组成,1弱酸及其对应的盐； HAc-NaAc、 H2CO3 NaHCO3、 H2CO3 KHCO3、 H3PO4NaH2PO4、 H3PO4 KH2PO4、有机酸有机酸盐等。 2弱碱及其对应的盐； NH3H2O NH4Cl 3多元弱酸的酸式盐及其次级盐 NaHCO3 Na2CO3、 KHCO3 K2CO3、 NaH2PO4 Na2HPO4,一个共轭酸碱体系,三、

5、 缓冲作用的原理,1弱酸及其对应盐的缓冲作用原理 （HAc NaAc） 抗酸成分： Ac-（主要来自NaAc） 抗碱成分：HAc,三、 缓冲作用的原理,2 弱碱及其对应盐的缓冲作用原理： (NH3H2O-NH4Cl) 抗酸成分：NH3 抗碱成分： NH4+ （主要来自NH4Cl）,三、 缓冲作用的原理,3多元酸的酸式盐及其对应的次级盐的缓冲作用原理 NaHCO3-Na2CO3 抗酸成分： CO32-（Na2CO3） 抗碱成分： HCO3-（NaHCO3）,三、 缓冲作用的原理,3多元酸的酸式盐及其对应的次级盐的缓冲作用原理 NaH2PO4-Na2HPO4,四、 缓冲溶液pH的计算,1、弱酸及其

6、对应的盐组成的缓冲溶液 实际工作中，配制时以等浓度的酸、盐溶液以不同体积混合，则公式可转变为：,四、 缓冲溶液pH的计算,温度对缓冲溶液pH的影响： T,Kw,pKw,从而使pH,25时，,2、弱碱及其对应盐组成的缓冲溶液,四、 缓冲溶液pH的计算,例若在50ml 0.1mol/L HAc和NaAc缓冲溶液中，加入1mol/LHCl 0.05mL，计算pH如何改变？已知K(HAc) =1.76105。 解： （1）在加HC1之前，缓冲溶液pH的计算：HAc=NaAc=0.1mol/L,四、 缓冲溶液pH的计算,（2）在加入HCI溶液后缓冲溶液pH的计算： 由于加入HCl，它所电离出来的H+与缓

7、冲溶液中的Ac结合生成了HAc分子，溶液中的Ac降低，HAc 增加。即： HAc=0.1 + 0.001=0.101（molL） Ac=0.1- 0.001=0.099（molL）,四、 缓冲溶液pH的计算,例2 若在50mL0.1mol/LHAc和0.1mol/L NaAc缓冲溶液中，加入0.05mL1mol/LNaOH溶液，计算pH如何改变？ 由于加入NaOH溶液，它所电离出来的OH与缓冲溶液中的H+结合生成了水，溶液中HAc降低，Ac增加。即： HAc= 0.1- 0.001=0.099（molL） Ac= 0.1 + 0.001=0.101（molL）,四、 缓冲溶液pH的计算,例3

8、在25时取0.08mol/LHAc溶液与0.2mol/L NaAc溶液以等体积混和，计算该缓冲溶液的pH。已知： HAc的K(HAc)=1.76X105 解：混和后，溶液中：,四、 缓冲溶液pH的计算,例4 求在90ml含NH3H2O和NH4Cl各为 0.1mo1/L的缓冲溶液的pH。 己知：NH3H2O 的Kb=1.76105 解： 例5 在上述缓冲溶液中若分别加入10mL 0.01mol/L HCI和0.01mol/L NaOH溶液，求溶液的pH各为多少？（设溶液混和时体积有加和性） 解：加入10mLHCI或NaOH溶液的总体积为： 90mL + 10mL=100mL,四、 缓冲溶液pH的

9、计算,（1）加入10mL0.01mol/L HCI后，,cb=0.1,+0.01,= 0.091(mo1/L）,cs=0.1,0.01,=0.089 (mo1/L),=14 4.75 + 0.01=9.26,pH=144.75 + lg,四、 缓冲溶液pH的计算,（2）加入10mL0.01mol/LNaOH后，,五、 缓冲溶液的配制,1选择缓冲对：pKapH,或pH14-pKb 2按所要求的pH，根据pH计算公式计算出盐/酸 （或碱/盐） ；若Cs=Ca (或Cs=Cb)时,可求出体积比Vs/Va(或Vb/Vs)； 3考虑适宜的缓冲范围（缓冲容量）： 一般选择浓度范围为： 0.05mol/L-

10、0.5mol/L; 4用pH计（仪器）校正；,表5一2 几种常用缓冲溶液中弱酸的pKa 缓冲溶液的组成 作为弱酸的pKa 缓冲范围 HAcNaAc 4.75 3.75.6 KH2PO4Na2HPO4 7.2 5.88.0 NaHCO3Na2CO3 10.3（pKa2） 9.211.0 NH3H2ONH4Cl 9.25（14-pKb）8.410.3,五、缓冲溶液的配制,五、 缓冲溶液的配制,例1如何配制pH=5.0，具有中等缓冲能力的缓冲溶液1000mL？ 解：（1）选择HAc一NaAc缓冲对 （2）根据要求具有中等缓冲能力，并考虑计算和配制方便，选用0.1mo1/L 的HAc和0.1mol/L

11、NaAc来配制； 即VNaAc=1.78VHAc V(总)= V(NaAc) + V(HAc)=1000mL 1.78V(HAc) + V(HAc)=1000mL 可求得V(HAc)= 359mL， V(NaAc)=1000mL359mL=641mL 将两者按此体积混和即得pH=5.0的缓冲溶液。,，,五、 缓冲溶液的配制,在配制一定pH的弱酸及弱酸强碱盐的缓冲溶液时，也常在一定量的弱酸溶液中，加入一定量的强碱，中和部分弱酸（即生成弱酸强碱盐），以得到要求配制的缓冲溶液。 例如: 在HAc溶液中加入适量NaOH溶液也可得到缓冲溶液。 例2 现欲配制pH=5.10的缓冲溶液，试计算在50mL的0

12、.1mol/LHAc溶液中加入0.1mol/L NaOH溶液若干毫升？,五、 缓冲溶液的配制,解： 设需加的NaOH溶液X毫升，则加入NaOH的物质的量为0.1Xmmol；V为配成的缓冲溶液的总体积,则 ， 解方程得 x =34.6 答：在50mL 0.1mol/L HAc溶液中加入34.6mL 0.1mol/L NaOH溶液，即可得到pH=5.10的缓冲溶液。 。,测量体液的pH时，需用一定pH的缓冲溶液作比较来加以测定； 微生物的培养，组织切片和细菌的染色都需要一定pH的缓冲溶液； 研究生物体内的催化剂酶的催化作用，也需要在一定pH的缓冲溶液中进行； 许多药物也常需要在一定pH的介质中才能稳定。 人体的血液或其它体液中的化学反应，都必须在一定的pH条件下进行，所以要依靠存在于体液中的各种缓冲对来使它们的pH保持恒定。,六、 缓冲溶液在医药上的意义,。,例如血液的pH总是维持在7.367.4