医用基础化学课件-第三章 缓冲溶液

思考题： 思考题：
判断正误： 判断正误： 0.1mol·L-1 HAc 与0.1mol·L-1 NaOH等体 等体 积混合后，该溶液缓冲容量最大。 积混合后，该溶液缓冲容量最大。
二、缓冲范围
缓冲比大于10:1或小于 或小于1:10，缓冲溶液失去缓冲能力 缓冲比大于 或小于 ， 缓冲范围： 缓冲范围：
100 mL HCl pH = 5.00
100 mL HAc ~ NaAc pH = 5.00
第一节 缓冲溶液及缓冲机制
一、缓冲溶液的缓冲作用和组成
缓冲溶液：能够抵抗外来少量强酸、 外来少量强酸 缓冲溶液：能够抵抗外来少量强酸、强碱或 稍加稀释而保持 基本不变的溶液 稍加稀释而保持pH基本不变 而保持 基本不变的溶液 缓冲作用：缓冲溶液对强酸、 缓冲作用：缓冲溶液对强酸、强碱或稀释的抵 抗作用
100mL HCl pH = 5.00
滴加1ml 1mol·L-1HCl 滴加
滴加1ml 1mol·L-1NaOH 滴加
滴加少量强酸、强碱后 变化很大 滴加少量强酸、强碱后pH变化很大
100mL 醋酸和醋酸钠溶液 pH=5.00
滴加1ml 1mol·L-1HCl 滴加
滴加1ml 1mol·L-1NaOH 滴加
−
缓冲比
Henderson-Hasselbalch方程式 方程式
公式的几种变形
[B− ] p = pKa + lg H [H ] B [B− ] c(B- ) p = pKa + lg H = pKa + lg [H ] B c(H ) B
[B− ] n(B- ) p = pKa + lg H = pKa + lg n(H ) B [H ] B
一、缓冲溶液的组成
缓冲溶液的组成一般分为三类： 缓冲溶液的组成一般分为三类： 1. 弱酸及其共轭碱组成的缓冲液 HAc – Ac-, HCN – CN-, H2CO3–HCO32. 弱碱及其共轭酸组成的缓冲液 NH3 – NH4+, CH3NH2 – CH3NH3+ … 甲胺-甲胺盐酸盐 甲胺 甲胺盐酸盐 3. 酸式盐及其共轭碱组成的缓冲液 H2PO4- – HPO42- , HCO3- – CO32- …
β=
def
dna(b) Vd H p
pH的微小改变量 的微小改变量
dn和V一定，|dpH|愈小，β愈大，缓冲能力越强 和 一定 一定， 愈小， 愈大 愈大， 愈小 |dpH|和V一定，dn愈大，β愈大，缓冲能力越强 和 一定 一定， 愈大 愈大， 愈大 愈大，
缓冲容量与缓冲溶液浓度的关系
[HB] [B-] c总＝[HB]+[B-]
若用同样浓度的弱酸和其共轭碱来配制缓冲溶液， 若用同样浓度的弱酸和其共轭碱来配制缓冲溶液， 同样浓度的弱酸和其共轭碱来配制缓冲溶液 可用下列公式
[B− ] V(B- ) p = pKa + lg H = pKa + lg [H ] B V(H ) B
结论： 结论：
[B− ] p = pKa + lg H [H ] B
B 最好
∵ pKNH4+ =14.00－4.75 = 9. 25 =14.00－
例题：柠檬酸（ 例题：柠檬酸（H3Cit）及盐是一种多质子酸缓冲 ） 体系，常用于培养基中。 体系，常用于培养基中。如在 0.200 mol·L-1 柠檬酸 500 ml 中，需加入 0.400 mol·L-1 的NaOH溶液多少毫 溶液多少毫 的缓冲溶液？ 升，才能配成 pH＝5.00 的缓冲溶液？ ＝ 已知H （已知 3Cit的pKa1=3.13，pKa2=4.76，pKa3=6.40） 的 ， ， ）
影响缓冲容量的因素
4.75
(1) 0.05 mol·L-1 HCl (2) 0.1mol·L-1 HAc+NaOH (3) 0.2mol·L-1 HAc+NaOH
(4) 0.05 mol·L-1KH2PO4+NaOH (5) 0.05 mol·L-1 H3BO3+NaOH (6) 0.02mol·L-1 NaOH
例题： 例题：
下列溶液β最大的是： 下列溶液 最大的是： 最大的是 A. 1L中含 中含0.06molHAc 与0.03molNaAc 中含 B. 1L中含 中含0.05molHAc 与0.04molNaAc 中含 C. 1L中含 中含0.02molHAc 与0.07molNaAc 中含 D. 1L中含 中含0.01molHAc 与0.08molNaAc 中含 c总都为 .09mol ·L-1， 再看缓冲比， 都为0 再看缓冲比， 哪个接近1:1， 哪个接近 ，所以选 B
例题： 例题：
“将NH3-NH4Cl缓冲溶液稀释一倍，溶液中的 将 缓冲溶液稀释一倍， 缓冲溶液稀释一倍 [OH- ]减少到原来的 减少到原来的1/2”，对吗？ 减少到原来的 ，对吗？ 答 ： 错！
思考题： 思考题：
判断正误： 判断正误： 0.1mol·L-1HAc 与0.1mol·L-1NaAc等体积 等体积 混合配制的缓冲溶液pH = 4.75，是酸性溶 混合配制的缓冲溶液 ， 所以只能抗碱不能抗酸。 液，所以只能抗碱不能抗酸。
例题
计算0.10mol·L-1NH3 50mL和0.20mol·L-1 NH4Cl 计算 和 30mL混合溶液的 。K(NH3)=1.79×10-5 混合溶液的pH。 混合溶液的 ×
KW −10 Ka = = 5.58×10 Kb
p = pK ]
[NH3 ]
= pKa + lg
pH＝pKa±1 ＝
第四节 缓冲溶液的配制
一、缓冲溶液的配制方法
1. 选择合适的缓冲系 pH在pKa±1范围内 在 范围内 pH接近 a 接近pK 接近 2. 生物医学中配制缓冲溶液的总浓度要适宜 0.05～0.2mol·L－1 ～ 3. 计算所需缓冲系各物质的量 4. 校正
例题： 例题：
已知: 的各级酸常数是pK 已知 H3PO4的各级酸常数是 a1=2.12, pKa2=7.21, pKa3=12.67。 。 欲配制pH = 7.40的缓冲溶液，应选择什么作 的缓冲溶液， 问：欲配制 的缓冲溶液 缓冲对？ 缓冲对？ =7.21最接近 最接近7.40 解: ∵ pKa2=7.21最接近7.40 的酸常数， 而Ka 2是H2PO4-的酸常数， 作共轭酸， ∴ H2PO4-作共轭酸， 则共轭碱就是HPO42则共轭碱就是 ∴应该选择H2PO4-–HPO42-作缓冲系 应该选择
缓冲溶液的pH取决于缓冲系中弱酸的 a， 缓冲溶液的 取决于缓冲系中弱酸的pK ， 取决于缓冲系中弱酸的 温度对其有影响 同一缓冲系的缓冲溶液， 随缓冲比的改 同一缓冲系的缓冲溶液，pH随缓冲比的改 变而改变 缓冲比等于1时 缓冲比等于 时，pH＝pKa ＝ 缓冲溶液在稍加稀释时， 基本不变 基本不变。 缓冲溶液在稍加稀释时，pH基本不变。只 有当稀释到一定程度（ 有当稀释到一定程度（溶液电离度和离子强 度发生较大变化），溶液pH 会发生变化。 ），溶液 会发生变化。 度发生较大变化），溶液
例题： 例题：
已知:pKa(HAc)=4.75, pKb(NH3)=4.75, pKa(H2PO4-)=7.21 已知 若配制pH= 9 的缓冲溶液，选择下面哪个缓冲系最好？ 的缓冲溶液，选择下面哪个缓冲系最好？ 若配制 A. HAc-NaAc B. NH3-NH4Cl C. NaH2PO4 -Na2HPO4
－ 解: 选择缓冲系为：H2Cit－-HCit2－ 选择缓冲系为：
溶液中 n(H3Cit) = 0.200×0.500 = 0.100mol × － = n (H2Cit－) + n (HCit2－)
n(HCit2− ) n(HCit 2− ) pH = pKa2 + lg → 5.00 = 4.76 + lg − n(H2Cit ) 0.1 − n(HCit 2− )
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 值 缓冲溶液的pH值 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
教 学 要 求
掌握缓冲溶液的组成和缓冲机制 熟练进行缓冲溶液pH值的计算 熟练进行缓冲溶液 值的计算 熟悉缓冲容量的概念及其影响因素 熟悉缓冲溶液的配制 熟悉缓冲溶液在医学上的意义
n(HCit ) = 0.0635m ol
2-
n(H2Cit ) = 0.0365m ol
反应耗去NaOH的物质的量： 的物质的量： 反应耗去 的物质的量 n(NaOH)＝1×0.0365 + 2×0.0635 ＝ × × ＝0.1635 mol n(NaOH)=c(NaOH) ×V(NaOH) V(NaOH) = 0.1635/0.400 = 0.4088 L = 408.8mL
滴加少量强酸、强碱pH几乎不变 滴加少量强酸、强碱pH几乎不变
实 验 小 结
滴加1ml 1mol·L-1HCl 滴加 pH=2.00 滴加1ml 1mol · L-1NaOH 滴加 pH=12.00 滴加1ml 1mol·L-1HCl 滴加 pH=4.98 滴加1ml 1mol · L-1NaOH 滴加 pH=5.02
2.303[HB][B− ] = β= V dpH c总 dna(b)
缓冲容量随缓冲溶液[HB]、[B-]及c总的改变而改变 、 缓冲容量随缓冲溶液 及
− 缓冲容量随缓冲溶液pH改变而改变 缓冲容量随缓冲溶液 改变而改变 [B ] p = pKa +c H c lg B 总 × 总 [H ] β极大=2.303× 2 2 =0.576c总 c总
第三节
缓冲容量和缓冲范围
加入微小量的一元强酸 或一元强碱的物质的量
一、缓冲容量
衡量缓冲能力大小的尺度
定义：单位体积缓冲溶液的 改变1时，所需加 定义：单位体积缓冲溶液的pH改变 时 缓冲溶液的 改变 入一元强酸或一元强碱的物质的量 入一元强酸或一元强碱的物质的量 恒大于0 恒大于 mol·L-1·pH-1