医学基础化学—缓冲溶液.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,上一内容,下一内容,回主目录,返回,主要内容,缓冲溶液的概念和缓冲作用原理,第,三章 缓冲溶液,（,Buffer Solution）,缓冲溶液的,pH,值,缓冲容量,缓冲溶液配制,缓冲溶液在医学上的应用,2025/9/19 周五,【内容提要】,一、缓冲溶液的缓冲作用和组成,二、缓冲类型,第一节 缓冲溶液及缓冲作用原理,2025/9/19 周五,实验,1：,25,o,C,时，纯水的,pH=7.00,在,1,L,纯水,溶液中加入,0.01,mol,的强酸(,HCl,),或,0.01,mol,强碱,(,NaOH),，,溶液的,pH,发生了显著变化，改变了,5,个,pH,单位。,结论：,纯水易受外加少量强酸或强碱的影响，,pH,发生显著变化。,*,纯水不具有抵抗外加少量强酸或强碱而使溶液的,pH,保持基本不变的能力。,*,第一节 缓冲溶液及缓冲作用原理,2025/9/19 周五,第一节 缓冲溶液及缓冲作用原理,较浓的强酸、强碱也具有缓冲作用,*,，但实际上很少作为缓冲溶液使用。,通常我们所说的缓冲溶液，一般是由足够浓度的共轭酸碱对的两种物质组成。,2025/9/19 周五,第一节 缓冲溶液及缓冲作用原理,2、,缓冲作用原理,缓冲物质是由一种,共轭酸（质子给予体）和相应的共轭碱（质子接受体）组成的混合物在溶液中存在着如下的质子转移平衡：,A +H,2,O B +H,+,例：,HAc H,+,+Ac,-,NaAc =Na,+,+Ac,-,large,little,large,2025/9/19 周五,（1）,加入少量强酸,（,Adding a small amount of acid）,当向混合溶液中加入强酸时，溶液中的,H,3,O,+,浓度增加，但,Ac,-,能接受,H,3,O,+,的质子，转变成,HAc,，使平衡向左移动。由于加入的强酸量比较少，大量的,Ac,-,仅少部分与,H,3,O,+,反应，达到新的平衡时，,Ac,-,的离子略有降低，,HAc,分子的浓度略有升高，而,H,+,浓度几乎没有升高，所以溶液的,pH,值基本保持不变。,Ac,-,叫做,抗酸成分,。,第一节 缓冲溶液及缓冲作用原理,2025/9/19 周五,（2）,加入少量强碱,（,Adding a small amount of base）,当向混合溶液中加入强碱时，溶液中的,OH,-,浓度增加，,OH,-,与,H,3,O,+,反应生成,H,2,O，,从而使,H,3,O,+,减少，使平衡向右移动，促使,HAc,离解生成,H,3,O,+,。与,OH,-,反应所消耗的,H,3,O,+,由,HAc,离解生成,H,3,O,+,来补充，达到新的平衡时，,HAc,的浓度略有降低，,Ac,-,离子的浓度略有升高，而,H,3,O,+,浓度几乎没有降低，所以溶液的,pH,值基本保持不变。,HAc,叫做,抗碱成分,。,第一节 缓冲溶液及缓冲作用原理,2025/9/19 周五,（3）,稀释,（,Dilution）,当缓冲溶液稀释时，,H,3,O,+,离子的浓度改变不大，其原因是稀释了共轭酸和共轭碱相同的倍数。,第一节 缓冲溶液及缓冲作用原理,3、缓冲系类型,（Composition and Type of buffer solution）,对于其它类型的缓冲溶液与,HAc NaAc,所组成的缓冲溶液类似。由一种共轭酸和相应的共轭碱组成的缓冲溶液，在溶液中都存在着如下的质子转移平衡：,A +H,2,O B +HO,3,+,2025/9/19 周五,抗酸时，消耗共轭碱，平衡向左移动，同时产生共轭酸；抗碱时，消耗共轭酸，平衡向右移动，同时产生共轭碱。因此，溶液的,pH,值保持基本不变。像这种弱酸及其共轭碱组成的混合液，只要具有足够的浓度，就具有缓冲作用。,A,称为,抗碱成分,，,B,称为,抗酸成分,，,这两种成分合称缓冲系,（,buffer system,）,或缓冲对,（,buffer pair,）。,第一节 缓冲溶液及缓冲作用原理,2025/9/19 周五,3、缓冲系类型,（Composition and Type of buffer solution）,（1）弱酸及其它的共轭碱（盐）组成的缓冲系,W,eak acid and its,conjugate base(salt),HAc-NaAc,H,2,CO,3,-NaHCO,3,Z=0,A,0,-B,-,（,2）,弱减及其它的共轭酸（盐）组成的缓冲系,Weak base and,its conjugate base(salt),NH,3,H,2,O-NH,4,Cl，ph-,+,NH,3,-phNH,2,Z=+1,A,+,-B,0,（,3）,多元酸的酸式盐及其它的次级盐组成的缓冲系,Polyprotic,acid salt and its conjugate,NaHCO,3,-Na,2,CO,3,；NaH,2,PO,4,-Na,2,HPO,4,Z=-1A,-,-B,2,第一节 缓冲溶液及缓冲作用原理,2025/9/19 周五,【内容提要】,一、缓冲溶液,pH,的计算公式,二、缓冲溶液,pH,的计算,第二节 缓冲溶液的,pH,(,The pH of Buffer Solution),2025/9/19 周五,3.2,缓冲溶液的,pH,值,The pH of Buffer Solution,1、缓冲溶液,pH,值的计算公式,（亨德森-哈塞尔巴赫方程式）,（,Henderson Hasselbalch equation）,HA,(aq),H,+,(aq),+A,-,(aq),H,+,A,-,K a=-,HA,HA,H,+,=Ka,-,A,-,HA -log H,+,=-log Ka,-log-A,-,2025/9/19 周五,3.2,缓冲溶液的,pH,值,The pH of Buffer Solution,HA A,-,pH=p K,a,-log-=p K,a,+log-,A,-,HA,base,pH=p K,a,+log-,acid,这就是亨德森-哈塞尔巴赫方程式,（,Henderson-Hasselbalch equation）,2025/9/19 周五,缓冲溶液的,pH,值,The pH of Buffer Solution,HA,的浓度为,c(HA),(,或称起始浓度,配制浓度),，,NaA,的浓度为,c(NaA)；HA,解离部分,的浓度为,c,(HA),。,则：,HA,平,=,c(HA)-,c,(HA),A,-,平,=,c(NaA)+,c,(HA),HA,平,c(HA),，,A,-,平,c(NaA),c(A,-,),*,又可表示为：,A,pH=p K,a,+log-,HA,c(A),pH p K,a,+log-,c(HA),c（,共轭碱）,pH p K,a,+log-,c（,共轭酸,）,2025/9/19 周五,3.2,缓冲溶液的,pH,值,The pH of Buffer Solution,对于具体的缓冲系：,（1）,HAc NaAc,缓冲系,HA,共轭酸,H,+,=Ka,-=Ka,-,A,-,共轭碱,（2）NH,4,Cl NH,3,缓冲系,NH,3,共轭碱,OH,-,=K,b,-=K,b,-,NH,4,+,共轭酸,2025/9/19 周五,3.2,缓冲溶液的,pH,值,The pH of Buffer Solution,由上面公式可知:,(1),缓冲溶液的,pH,值取决于共轭酸的,K,a,和缓冲溶液的缓冲比值（,buffer ratio，,r,a,）即共轭酸,/,共轭碱,。,（,The pH of a buffer solution depends on the K,a,of conjugate acid and the,ratio of conjugate acid and conjugate base.The ratio is called,buffer ratio,）,（2）,同一缓冲系，当温度和,K,a,一定时，其,pH,值取决于缓冲比。只要改变缓冲比，可在一定范围内配制不同,pH,值的缓冲溶液。,（For certain buffer solution,at a given temperature,K,a,is a constant.pH depends on the buffer ratio.We can design different buffer solutions by changing the buffer ratio）,（3）,当缓冲比等于1，即共轭酸,=,共轭碱,时，缓冲溶液的,pH,值等于组成缓冲溶液的弱酸的,pk,a,。,（,When buffer ratio=1,A,-,=HA,pH=pK,a,）,2025/9/19 周五,3.2,缓冲溶液的,pH,值,The pH of Buffer Solution,（4）,加入少量水稀释，若只考虑体积变化，缓冲比不变。实际上溶液稀释时可改变溶液的离子强度和弱酸的电离度，缓冲比随之改变，必然引起,pH,值的改变。若稀释后的体积改变不大时，,pH,值的改变是很小的,。,（,When buffer solution is diluted,the buffer ratio is not changed,so pH of buffer solution is not changed,）,（5）,p K,a,=-log K,a,H,2,PO,4,-,-HPO,4,2-,NH,4,+,-,NH,3,2025/9/19 周五,3.2,缓冲溶液的,pH,值,The pH of Buffer Solution,若缓冲溶液中弱酸及其共轭碱的浓度相同，,c,(A)=,c,(B),时，可改写为：,c（B）,V,（B）,pH=p K,a,+log-,c（A）,V,（A）,V,（B）,pH=p K,a,+log-,V,（A）,2025/9/19 周五,3.2,缓冲溶液的,pH,值,The pH of Buffer Solution,若缓冲溶液的体积以,V,表示，若以,n,A,、n,B,分别表示的,溶液中所含共轭酸和共轭碱的物质的量，,则,n（B）n（B）,c（A）=,-c（HA）=,-,V V,则：,n（B）,pH=p K,a,+log-,n（A）,n,B,pH=p K,a,+log-,n,A,亨德森-哈塞尔巴赫方程式,（,Henderson-Hasselbalch equation）,2025/9/19 周五,3.2,缓冲溶液的,pH,值,The pH of Buffer Solution,2、缓冲溶液的,pH,值计算,例,4-1,计算,1.0mol/L HAc,和,1.0mol/LNaAc,缓冲系的,pH,值。,pK,a,H Ac,=4.75,A,-,1.0,pH=p K,a,+log-=4.75+log-,HA 1.0,=4.75,2025/9/19 周五,3.2,缓冲溶液的,pH,值,The pH of Buffer Solution,例,4-2,计算,0.10,molL,-1,NH,3,20ml,和,0.20,molL,-1,NH,4,Cl 15ml,混合溶液的,pH,值。,解：,此混合溶液的缓冲系为,NH,4,+,-NH,3,，,查表知：,p,K,a,(NH,4,+,)=9.25,，,代入公,式得,=9.25-0.17=9.08,2025/9/19 周五,3.2,缓冲溶液的,pH,值The pH of Buffer Solution,例,4-3,在,100,ml,的,0.1mol/LHCl,溶液中 加入,400 ml,0.1mol/LNH,3,溶液，该溶液的,pH,是多少?,(,pk,b,=4.75),解：,acid=NH,4,+,=(1000.1)/500=10/500(mol/L),base=NH,3,=(400 0.1-100 0.1)/500,=30/500(mol/L),pK,a,(NH,4,+,),=14-4.75=9.25,base 30/500,pH=p K,a,+log-=9.25+log-=9.73,acid 10/500,2025/9/19 周五,3.2,缓冲溶液的,pH,值,The pH of Buffer Solution,例,4-4,取,0.10,molL,-1,KH,2,PO,4,10ml,与,0.20,molL,-1,Na,2,HPO,4,1.0ml,混合,求其混合溶液的,pH,值。,解：此混合溶液的缓冲系为,H,2,PO,4,-,-HPO,4,2-,，,查表知,H,2,PO,4,-,的,p,K,a,2,=7.21，,代入公式得,=7.21-0.70=6.51,2025/9/19 周五,3.2,缓冲溶液的,pH,值,The pH of Buffer Solution,补 1,：,在烧杯中盛放20.00,mL,0.10,molL1,NH,3,H,2,O,溶液,逐步滴入0.10,molL,-1,HCl,溶10.00,mL,求此混合溶液的,pH,值.(,pK,b,=4.75).,补 2:取50.00,mL,0.10,molL,-1,某一元弱酸溶液与,20.00,mL,0.10,molL,-1,KOH,溶液混合,将此液,稀释至100,mL,测出此液的,pH,值为5.25,求此一,元弱酸的电离常数是多少?,补 3:,298,K,时,将150,mL0.2,molL,-1,NaAc,溶液与50,mL,0.1,molL,-1,H,2,S0,4,混合,求混合溶液的,pH,值,若,混合溶液中含有10,-5,molL,-1,Fe,3杂质,判断有无,沉淀产生?(,pKa=4.75,Ksp=1.110,-36,),2025/9/19 周五,解题思路,:,加入,HCl,后,进行如下反应,:NH,3,H,2,O+HCl=NH,4,Cl+H,2,O,由此知,反应后,:n,NH3,=20.000.100 10.000.100=1(mmol),n,NH4+,=n,HCl,=0.10010.00=1(mmol),由,得,所以,pH=14.0 4.75=9.25,补 1：,2025/9/19 周五,解题思路,:,反应,:HA+KOH =KA+H,2,O,平衡后,:HA=(500.10 200.10)/100=0.03(mol L,-1),KA=(200.10)/100=0.02(mol L,-1,),由,得,所以,k,HA,=3.7510,-6,补 2:,2025/9/19 周五,补 3:,解题思路,:,混合溶液中的反应,:2NaAc+H,2,SO,4,=Na,2,SO,4,+2HAc,由等物质的量规则知,:NaAc=(1500.20 500.10)/200=0.03(mol L,-1,),HAc=(2500.10)/200=0.05(mol L,-1,),由 得,所以,pH=5.15,pOH=8.85 OH=1.40 10,-9,mol L,-1,又,Fe,3+,+3OH,-,=Fe(OH),3,Q,i,=Fe,3+,OH,-,3,=2.74 10,-32,1.1 10,-36,故有,Fe(OH),3,沉淀产生,.,2025/9/19 周五,第三节 缓冲容量和缓冲范围,【内容提要】,一、缓冲容量,二、,影响缓冲容量的因素,三、,缓冲容量与,pH,值的关系,2025/9/19 周五,3.3,缓冲溶液的缓冲容量,Capacity of Buffer Solution,（1）缓冲容量的概念,（,Concept of buffer capacity）,缓冲容量,(),在数值上等于单位体积（1,L,或1,ml）,的缓冲溶液的,pH,值改变一个单位所需外加一元强酸或者一元强碱的物质的量（,mol,或,mmol）,其数学表达式为：,（The,buffer capacity,(,)is the amount-of-substance of strong acid or base per liter needed to produce a unitchange in pH.）,2025/9/19 周五,3.3,缓冲溶液的缓冲容量,Capacity of Buffer Solution,b a,=-=-,|pH|pH|,b、a,分别为单位体积中加入一元强碱、一元强酸的微小量，,pH,值为加入强碱、强酸后溶液,pH,值的改变量。,2025/9/19 周五,3.3,缓冲溶液的缓冲容量,Capacity of Buffer Solution,值越大，就相当于使单位体积缓冲溶液的,pH,值改变1个单位所需要加入强酸或强碱的量越多，缓冲能力越大。缓冲容量只是在一定范围内的平均值，加入强酸或强碱的量越少，,pH,值的改变量越小，缓冲容量的计算值越准确：,db da,=-=-,|dpH|dpH|,缓冲容量单位是,molL,-1,pH,-1,。,2025/9/19 周五,3.3,缓冲溶液的缓冲容量,Capacity of Buffer Solution,缓冲溶液,pH,值每发生一微小变化，都有相应的缓冲容量，换,言之，缓冲容量是随着,pH,值的改变而改变的，这种变化关系如,图：,图3 1 缓冲容量与,pH,值的关系,aHCl;b,c-HAc-NaAc;d-0.05mol/LKH,2,PO,4,-NaOH;,e-0.05mol/LH,3,BO,3,-NaOH;f-NaOH,2025/9/19 周五,3.3,缓冲溶液的缓冲容量,Capacity of Buffer Solution,（2）影响缓冲容量的因素,（,Factors of Influencing Buffer capacity）,缓冲容量的大小取决于,缓冲溶液的总浓度和缓冲比。,（2.1）缓冲溶液总浓度对缓冲溶液的影响,2025/9/19 周五,3.3,缓冲溶液的缓冲容量,Capacity of Buffer Solution,当缓冲比一定时,缓冲溶液的总浓度越大,则缓冲容量就越大(如上图曲线,b,和,c).,此变化关系还可以用下表实例说明:,Table 3-1:,the relationship between capacity and concentration,-,Buffer Ac,-,(mol/L)HAc ratio c,total,(,molL,-1,pH,-1,),-,1 0.1 0.1 1:1 0.2 0.115,2 0.02 0.02 1:1 0.04 0.023,-,2025/9/19 周五,3.3,缓冲溶液的缓冲容量,Capacity of Buffer Solution,(2.,2),缓冲比对缓冲容量的影响:,当缓冲溶液的总浓度一定时,缓冲容量是随着缓冲比的变化而变化的（见上图的曲线,b、c、d、e）。,当缓冲比等于1时，即溶液的,pH=pK,a,时，,缓冲容量最大，在曲线上是极大值；,而缓冲比远离1，即,pH,远离,pK,a,时，缓冲容量变小，缓冲比偏离1越远，缓冲容量越小。此变化关系还可以用下表实例说明:,2025/9/19 周五,Table 3-2:the relationship between capacity and buffer ratio -,Buffer Ac,-,(mol/L)HCl ratio c,total,(,mol L,-1,pH,-1,),-,1 0.095 0.005 19:1 0.1 0.0109,2 0.09 0.01 9:1 0.1 0.0207,3 0.05 0.05 1:1 0.1 0.0576,4 0.01 0.09 1:9 0.1 0.0207,5 0.005 0.095 1:19 0.1 0.0109,-,2025/9/19 周五,3.3,缓冲溶液的缓冲容量,Capacity of Buffer Solution,（2.3）缓冲溶液的缓冲范围,一般认为,当缓冲比小于1/10或大于10/1,相应地溶液的,pH,值小于,p K,a,1,或,p K,a,+1,时,缓冲容量已太小,溶液已失去缓冲能力,.,(,When the ratio(A,-,/HA)1/10 or 10/1,in other words pHp K,a,1 or pHp K,a,+1,the solution loses buffer ability),缓冲溶液的,pH,值在,pH=p K,a,1,区间时,缓冲溶液才具有缓冲能力。缓冲溶液具有缓冲能力的,pH,范围,pH=p K,a,1,，,称为缓冲范围,（,buffer range）,。,(,only in the range,pH=p K,a,1 the buffer is effective.This range is called,buffer range。）,2025/9/19 周五,3.3,缓冲溶液的缓冲容量,Capacity of Buffer Solution,Figure:Distribution curves for acetic acid and acetate ion as a,function of pH.,2025/9/19 周五,3.3,缓冲溶液的缓冲容量,Capacity of Buffer Solution,Figure:Distribution curves for carbonic acid,bicarbonateion,and,carbonic ion,as a function of pH.,2025/9/19 周五,【,内容提要,】,一、缓冲溶液的配制原则,二、缓冲溶液的配制,第四节 缓冲溶液的配制,2025/9/19 周五,3.4,缓冲溶液的配制,Designing and Preparation ofBuffers,（1）缓冲溶液的配制规则,(Preparing Principle of Buffer Solution),(1)选择合适缓冲系：(,Choose the suitable buffer system),pH=4.2 buffer solution,HAc-NaAc,pK,a,=4.75,buffer range:3.7-5.6,要有多种缓冲系可供选择，则应该尽可能选择更接近欲配制的,pH,值缓冲系，这样的缓冲溶液的缓冲比尽量等于1，使得缓冲能容量最大。,pH=5.2 buffer solution,HAc-NaAc,pK,a,=4.75,KOOCC,6,H,4,COOH-KOOCC,6,H,4,COONa,pK,a,=5.4,2025/9/19 周五,3.4,缓冲溶液的配制,Designing and Preparation ofBuffers,要有适当的总浓度:,Choose the suitable total concentration,一般,缓冲溶液总浓度,在,0.05 0.2,molL,1,，,缓冲容量,为,0.01 0.1,之间,.(总浓度太低，缓冲容量过小，总浓度太高，离子强度太大，配制的缓冲溶液的,pH,值必须校正。),3.,根据所要求的,pH,值和所选用缓冲系中的共轭酸的,pKa,计算各种缓冲成分所需的量,.,4.,按照计算结果,将所需的共轭酸和共轭碱溶液混合均匀,即可得到一定,pH,值和一定体积的缓冲溶液.,2025/9/19 周五,3.4,缓冲溶液的配制,Designing and Preparation ofBuffers,(2)缓冲溶液的配制:,(2.1)以相同浓度的共轭酸和共轭碱来配制:,先配制出相同浓度的共轭酸和共轭碱溶液,然后根据缓冲溶液的,pH,计算公式计算出所需的共轭酸和共轭碱的体积数混合,就可以得到要配制的缓冲溶液.,设需配制溶液的总体积为,V,共轭酸的体积为,V,A,和共轭碱,V,B,混合溶液的浓度为,C,则,c V,A,c V,B,A=-B=-V,B,=V V,A,V V,V,B,V V,A,pH=p K,a,+lg-=p K,a,+lg-,V,A,V,A,2025/9/19 周五,3.4,缓冲溶液的配制,Designing and Preparation ofBuffers,例1,.,如何配制,pH=5.00,具有中等缓冲能力的缓冲溶液100,mL?,解:,(1)选择合适的缓冲系,HAc-Ac,-,(2),选总浓度:所配制的缓冲溶液是中等缓冲能力,总浓度可选,0.1,mol,L,1,(3),计算所需,HAc、NaAc,的量,。,Ac 100V,A,pH=p K,a,+log-=4.75+log-=5.00,HAc V,A,计算得,V,A,=36.00mL,V,B,=64.00mL.,(4)量取,64.00mL0.1,molL,1,NaAc,溶液,和 36.00,mL 0.1,molL,1,HAc,溶液混合均匀,即可得到,pH=5.00,具有中等缓冲能力的,缓冲溶液100,mL,2025/9/19 周五,3.4,缓冲溶液的配制,Designing and Preparation ofBuffers,(2.2)在一定量弱酸中加入一定量的强碱配制缓冲溶液,例2,.,用,1.00,molL,-1,NaOH,中和,1.00,molL,-1,丙酸(用,HPr,代表)的方法，,如何配制,1000,ml,总浓度为,0.100,molL,-1,pH 5.00,的缓冲溶液。,(已知丙酸的,p,K,a,=4.86,),解：(1),1000,ml,缓冲溶液中缓冲物质总的,物质的量,皆由,HPr,提供。,设,1000,ml,总浓度为,0.1,molL,-1,的缓冲溶液需,1.00,molL,-1,HPr,为,x,ml,则,0.11000=1.00,x x,=,100(ml),加入丙酸的物质的量为：,1001=100,mmol,2025/9/19 周五,3.4,缓冲溶液的配制,Designing and Preparation ofBuffers,(2)设需加入,1,molL,-1,NaOH,为,V,ml,则生成的丙酸钠为,V,1=,V,mmol,总的物质的量为,100,mmol,，,全部由丙酸提供。,取,1.00,molL,-1,丙酸,100,ml，1.00 molL,-1,NaOH 58.0ml,加水至,1000,ml，,即得,总浓度为,0.100,molL,-1,pH 5.00,的丙酸缓冲溶液,1000,ml,。,V,=58.0（ml）,2025/9/19 周五,3.4,缓冲溶液的配制,Designing and Preparation ofBuffers,Example 3:We want to prepare a buffer solution of pH=5.10,calculate the volume of 0.1mol/L NaOH we should add in the solution of 100ml 0.1mol/L HCl?,buffer system,:HAc/Ac,-,p K,a,=4.75 HAc+OH,-,Ac,-,+H,2,O,Added n,N a OH,=produced n,Ac,-,=neutralized n,H Ac,Suppose add,x,ml NaOH,n,Ac,-,=0.1,x,n,H Ac,=0.10100 0.1,x,pH=p K,a,+log(n,Ac,-,/n,H Ac,),5.10=4.75+log 0.10,x,/(0.10100 0.1,x,),x,=69.1 ml,take 69.1 ml 0.10 mol/L NaOH solution,add to the 100 ml 0.1mol/L HAc,solution,then,mixed completely.You got a buffer solution of pH 5.10.,2025/9/19 周五,3.4,缓冲溶液的配制,Designing and Preparation ofBuffers,补例配制,1,L pH=10.0,的,NH,3,-NH,4,Cl,缓冲溶液，已用去,350,ml15molL,-1,氨水，问需氯化铵多少克？已知,K,b,(NH,3,)=1.810,-5,，,M,(NH,4,Cl)=53.5g mol,-1,。,解:,即：,p,K,a,9.25,m,(NH,4,Cl)=50g,2025/9/19 周五,3.4,缓冲溶液的配制,Designing and Preparation ofBuffers,补例1,:,欲配制,pH=5.00,缓冲溶液,计算在50,mL0.1molL,1,HAc,溶,液应加入,0.1molL,1,NaOHmL,溶液若干毫升?,补例2:已知,25时,HAc,的,K,a,=1.7610,5,H,2,CO,3,的,K,a1,=1.7610,7,H,3,PO,4,的,K,a1,=1.7610,3,问:配制,pH=4.75,的缓冲溶液选用哪种酸最好?计算需要要,这种酸多少克与,NaOH,多少克才能配制1,L,总浓度为,1molL,1,的缓冲溶液?,补例3:,欲配制500,mLpH=5.00,缓冲溶液,若原始溶液中,HAc,浓度为,0.2molL,1,需加入,NaAc3H,2,O,多少克?(忽略体积变化)若,用6,.0 molL,1,HAc,溶液配制原始溶液需多少毫升?配制,时如何具体操作?(,K,a,=1.7610,5,M,NaAcH,2,O,),2025/9/19 周五,补例1,解题思路,:,混合溶液中的反应,:HAc+NaOH =NaAc+H2O,由等物质的量规则知,:,被中和的,HAc,的物质的量,=,生成的,NaAc,的物质的量,=,被加入的,NaOH,的物质的量,设需加入,NaOH,的体积为,z ml,则加入,NaOH,的物质的量为,0.1z mol,配制成缓冲溶液的总体积为,V ml,其值等于,(50+z)ml,所以,Ac-=0.10 z/V (mol L-1),HAc=(0.5-0.1z)/V(mol L-1),由 得,解得,z=32.0 ml,在,50.0 mlHAc,溶液中加入,32.0 ml 0.1 mol L-1NaOH,溶液,然后混合、摇匀即得,pH=5.00,的缓冲溶液。,2025/9/19 周五,补例2,解题思路,:,(1),选择,HAc,最好（配制,pH=4.75,的缓冲溶液，,pka=4.75,）,(2),设需要,HAc,为,x mol,NaOH,为,y mol,HAc +NaOH =NaAc +H2O,由等物质的量规则知,:HAc=x y Ac-=y;,又知,缓冲溶液的浓度为,1molL-1,所以有,HAc+Ac-=1 mol L-1,故有,解得,x=1.0 mol y=0.5 mol ;HAc,、,NaOH,的质量分别为,60g,、,20g,2025/9/19 周五,补例3,解题思路,:,(1),配制,pH=5.00,的缓冲溶液，,H,+,=1.0 10,-5,molL1,由 得,故,NaAc3H,2,O,的质量为：,0.3521360.500=23.94,（,g,）,(2),设需要,6 mol Hac,溶液为,x ml,则，,6.0 x=0.2 500,，,x=16.67 ml,(3),称取的质量分别为,23.94g NaAc3H,2,O,于烧杯中,加入少量的蒸馏水溶,解,再加,16.67 ml 6 molL,-1,HAc,溶液,加蒸馏水至,500ml,摇匀即可得,到,pH=5.00 ml,的缓冲溶液,.,2025/9/19 周五,3.4,缓冲溶液的配制,Designing and Preparation ofBuffers,根据,Henderson-Hasselbaleh,方程式配制的缓冲溶液的,pH,是近似的,*,。,为了能准确而又方便地配制所需,pH,的缓冲溶液，科学家们经过精密细致的研究，制订了许多配制准确,pH,缓冲溶液的配方，根据这些现成的配方进行配制，就可得到所需,pH,的,缓冲溶液。,2025/9/19 周五,第5节常用的缓冲溶液,Buffer solution most in use,1.校正,PH,用的基准溶液,在一定温度下其,pH,值准确已知；在偶然沾污的,条件下，,pH,值基本不变。,五种基准溶液:,酒石酸体系,磷酸盐(1:1)体系,磷酸盐(1:3.5)体系,邻苯二甲酸盐体系,硼砂体系.,2025/9/19 周五,35常用的缓冲溶液,Buffer solution most in use,2.实用缓冲体系,适用于生理学要求的缓冲溶液,pH,在,69,之间，缓冲物质不应参与或影,响生化反应。基本上符合生理、生化,要求的缓冲系是三（羟甲基）甲胺及,其盐酸盐。,符号:,TrisTrisHCl,在,Tris,缓冲溶液中加入,NaCl,是为,了调节离子强度至,0.16,，使其溶液与,生理盐水等渗。,2025/9/19 周五,3.5缓冲溶液在医学上的应用,The application of buffer solution to medical science,血液的,pH,值:,7.367.44,血浆中的缓冲系（Intracellular buffers）：,H,2,CO,3,-HCO,3,-,H,2,PO,4,-,-HPO,4,2-,H,n,P-H,n-1,P,-,血浆中红细胞内的缓冲系,extracellular buffers,(,in plasma,),:,HH,b,O,2,-H,b,O,2,-,HH,b,-H,b,-,H,2,CO,3,-HCO,3,-,H,2,PO,4,-,-HPO,4,2-,2025/9/19 周五,3.5缓冲溶液在医学上的应用,The application of buffer solution to medical science,H,2,CO,3,=,H,+,+HCO,3,-,when an acid is added HCO,3,-,+H,+,=,H,2,CO,3,when a base is added H,2,CO,3,+OH,-,=H,2,O+HCO,3,-,What is the ratio of HCO,3,-,:H,2,CO,3,required to maintain a pH of 7.4 in the bloodstream?,(given that the K,a,for H,2,CO,3,in blood is 8.0 10,-7,),2025/9/19 周五,3.5缓冲溶液在医学上的应用,The application of buffer solution to medical science,Solution:,For a solution whose pH is 7.4,HCO,3,-,pH=p K,a,+log-,H,2,CO,3,HCO,3,-,7.4=-log(8.0 10,-7,)+log-,H,2,CO,3,HCO,3,-,20,-=-,H,2,CO,3,1,2025/9/19 周五,3.5缓冲溶液在医学上的应用,The application of buffer solution to medical science,H,2,CO,3,H,+,+HCO,3,-,肾,kidney,OH,-,H,+,肺Lung,CO,2,+H,2,O,2025/9/19 周五,3.5缓冲溶液在医学上的应用,The application of buffer solution to medical science,HH,b,O,2,-H,b,O,2,-,HH,b,-H,b,-,in tissue:CO,2,+H,2,O+H,b,-,=HH,b,+HCO,3,-,in lung:HCO,3,-,+HH,b,O,2,=H,b,O,2,-,+H,2,O+CO,2,静脉,Vein,动脉,Artery,2025/9/19 周五,缓冲溶液的概念和缓冲作用原理,缓冲溶液的,pH,值,缓冲容量,缓冲溶液配制,缓冲溶液在医学