基础化学：第三章 缓冲溶液.ppt

,温州医学院,上一内容,下一内容,第三章 缓冲溶液,缓冲溶液BUFFER SOLUTION,下列情况均需,pH,一定的缓冲溶液：,大多数为酶所控制的生化反应,微生物的培养,组织切片,细胞染色,药物调剂、研制等,第三章 缓冲溶液,第一节 缓冲溶液及缓冲机制,第二节 缓冲溶液的,pH,第三节 缓冲容量和缓冲范围,第四节 缓冲溶液的配制,第五节 血液中的缓冲系,Buffer Solution,第三章 缓冲溶液,第一节 缓冲溶液及缓冲机制,pH=3,pH=0.09,1,L,纯水中,(pH=7),+,1 mol,L,-1,HCl,0.1 ml,pH=4,pH=-3,+,1 mol,L,-1,NaOH,0.1 ml,pH=10,1,L,含0.1,mol,HAc,和,NaAc,的溶液,(pH=4.76),+1 mol,L,-1,HCl,10 ml,pH=4.67,pH=-0.09,+1 mol,L,-1,NaOH,10 ml,pH=4.85,缓冲溶液,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。,一、缓冲溶液的缓冲作用和组成,缓冲作用：,缓冲溶液对强酸、强碱或稀释的抵抗作用。,(buffer solution),(buffer action),0.1 molL,-1,NaAc,HAc,常见缓冲溶液由,足够浓度,的共轭酸碱对组成,一、缓冲溶液的缓冲作用和组成,思考,：较浓的强酸（碱）是否为缓冲溶液？是否具有缓冲作用？,缓冲对(,系,),(buffer pair),组成缓冲溶液的,共轭酸碱对,NH,3,-NH,4,Cl,NaH,2,PO,4,-Na,2,HPO,4,H,2,CO,3,-NaHCO,3,HAc-NaAc,Tris,H,+,-Tris,浓度均为,0.1 molL,-1,的,HAc,NaAc,缓冲体系,NaAc,Na,+,+,Ac,-,HAc,、,Ac,-,足够大,Ac,-,+H,+,HAc,平衡左移,HAc,+H,2,O H,3,O,+,+Ac,-,二、缓冲机制,加少量酸：(,H,+,),HAc,略,加少量碱：(,OH,-,),HAc,+OH,-,Ac,-,+H,2,O,平衡右移,1.,2.,HAc,抗碱成分,NaAc,抗酸成分,Ac,-,略,H,+,基本不变,HAc,略,Ac,-,略,H,+,基本不变,第二节 缓冲溶液的,pH,一、缓冲溶液,pH,的计算公式缓冲公式,缓冲体系,HB,NaB,：,NaB,Na,+,+B,-,HB+H,2,O H,3,O,+,+B,-,K,a,=,H,+,B,-,HB,pH,=,p,K,a,+,lg,B,-,=,共轭酸,p,K,a,+,lg,共轭碱,Henderson-,Hasselbalch,方程式,缓冲比,HB,缓冲公式,HB,pH,=,p,K,a,+,lg,B,-,B,-,=,c,(,B,_,),+,c,(HB,),HB=,c,(,HB,),-,c,(HB,),c,B,_,c,HB,(,配制前浓度,相同,V,B,-,、,V,H,B,为混合前体积),HB+H,2,O H,3,O,+,+B,-,NaB,Na,+,+B,-,解离的浓度用,c,(HB,),表示,(,同一溶液,V,相同),缓冲公式,c,HB,pH,=,p,K,a,+,lg,c,B,-,说明：,1.,pH,取决于缓冲系中,弱酸的,K,a,值，受温度影响,。,NH,3,-NH,4,+,，,H,2,PO,4,-,-,HPO,4,2-,，,2.,pH,与缓冲比有关,。,缓冲比=1时，,pH,=,p,K,a,。,3.,稀释时,c,B,-,c,HB,同等降低,pH,基本不变,。,NH,4,+,的,p,K,a,(,不是的,NH,3,的,p,K,b,),H,3,PO,4,的,p,K,a,2,例,1:,由,0.20 molL,-1,HAc,(,pKa,=4.76),溶液和,0.20 molL,-1,NaAc,溶液，等体积混合成,1.0L,缓冲溶液，求,:,（,1,）该,溶液的,pH,值；（,2,）在该溶液中加入,0.010 mol,HCl,或,0.010mol,NaOH,后，缓冲溶液的,pH,值改变多少单位（不考虑体积变化）？,解：,=4,.76+lg1=4.76,+,c,(,HAc,),pH,=,p,K,a,lg,c,(,Ac,-,),(2),加,0.010mol,HCl,后：,(1),c,(,HAc,)=0.20/2=0.10mol,L,-1,c,(,Ac,-,)=0.20/2=0.10mol,L,-1,c,(,HAc,)=,（,0.10,1.0+0.010,）,/1.0=0.11mol,L,-1,c,(,Ac,-,)=,（,0.101.0-0.010,）,/1.0=0.09molL,-1,+,0.11,pH,=,4.76,lg,0.09,=4.67,pH=-0.09,例,1:,由,0.20 molL,-1,HAc,(,pKa,=4.76),溶液和,0.20 molL,-1,NaAc,溶液，等体积混合成,1.0L,缓冲溶液，求,:,（,1,）该,溶液的,pH,值；（,2,）在该溶液中加入,0.010 mol,HCl,或,0.010mol,NaOH,后，缓冲溶液的,pH,值改变多少单位（不考虑体积变化）？,解：,(3),加,0.010mol,NaOH,后：,n,(HAc,)=,0.10,1.0,-,0.010=0.09(mol),n,(Ac,-,)=,0.101.0+0.010=0.11(mol),+,0.09,pH,=,4.76,lg,0.11,=4.85,pH=0.09,第三节 缓冲容量和缓冲范围,一、缓冲容量,(,buffer capacity),d,n,a(b,),:缓冲溶液中加入微小量的一元强酸(碱,),物质的量；,|,dpH,|:,为缓冲溶液,pH,值的微小改变量。,意义：衡量缓冲能力大小的尺度。,定义：单位体积缓冲溶液的,pH,值改变1(,pH=1),时，所需加入一元强酸(碱)的物质的量。,常用缓冲溶液的,的范围一般在,0.01-0.30molL,-1,pH,-1,越大，缓冲能力越强,（不作要求）,缓冲容量,影响,的因素,缓冲比一定时,c,总,越大,越大,；,二、缓冲范围：,1.,总浓度,2.,缓冲比,B,-,HB,(,p,K,a,1,pH,p,K,a,1),pHp,K,a,1,缓冲比,1,缓冲作用的有效区间,稀释时，,c,总,，,。,c,总,=,B,-,+HB,c,(B,-,)+,c,(HB),=2.303,B,-,HB/,c,总,c,总,一定时，缓冲比,=1,，,pH=,p,K,a,缓冲能力最强,缓冲比 1，,pH,p,K,a,第四节 缓冲溶液的配制,一、配制方法,选择缓冲系,4.pH,值校正,。,计算所需缓冲对物质的量。,控制缓冲对的总浓度。,使所配缓冲溶液,pH,(,p,K,a,1),，且,p,K,a,。,缓冲系物质稳定、无毒，不能与溶液发生反应。,pH=5.00,c,总,=,0.05,0.2 mol,L,-1,HAc-NaAc,例,2,配制,pH=5.00,的缓冲溶液,100 ml,总浓度为0.1,mol,L,-1,，,应选择哪种缓冲对？如何配制？,解：,选用,0.10 mol,L,-1,HAc,-0.10 mol,L,-1,NaAc,设需,HAc,ml,，则,NaAc,为（,100-,）,ml,V,HAc,=,36 ml,pH,=4.7,6,+,x,lg,100-,x,V,NaAc,=100-,64(ml),例,3,在浓度为,0.05 mol,L,-1,的,Tris,（三羟甲基氨基甲烷）溶液,50ml,中，加入浓度为,0.05 mol,L,-1,的,HCl,溶液多少,ml,，用水稀释到,100 ml,后溶液的,pH,值为,7.40,？已知,TrisH,+,的,p,K,a,=8.08,解：设需加入,HCl,溶液,x,ml,反应后,n,(,mmol,)0.05(50-,x,)0.05,x,x,=42.7ml,Tris,+H,+,TrisH,+,起始,n,(,mmol,)0.0550 0.05,x,用,0.10 mol,L,-1,HAc,和固体,NaOH,配制缓冲溶液,其总浓度是多少,?(,不考虑体积,V,变化,),HAc,+OH,-,Ac,-,+H,2,O,反应后,n,(mol),0.1V,-,x,x,起始,n,(mol)0.1V,x,设,NaOH,的物质的量为,x,mol,=0.1(,molL,-1,),V,0.1V,-,x,+,x,V,c,总,=,第五节 血液中的缓冲系,一、,血液的主要缓冲体系是,H,2,CO,3,-HCO,3,-,正常人血浆的,pH,值约为,7.35 7.45,H,2,O+CO,2,H,2,CO,3,H,+,+HCO,3,-,p,K,a,=6.10,其中抗酸成分为,HCO,3,-,(,碱储,)、,抗碱成分为,H,2,CO,3,。,(18/122/1),酸中毒,碱中毒,抗酸成分,抗碱成分,CO,2,+H,2,O,B,-,共轭酸,共轭碱,H,2,CO,3,H,+,+,HCO,3,-,H,+,第五节 血液中的缓冲系,