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医用基础化学缓冲体系培训课件
医用基础化学缓冲体系
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三、 缓冲范围
当缓冲溶液的总浓度一定时，缓冲比愈接近1， 缓冲容量愈大；缓冲比愈远离1时，缓冲容量愈小。 当缓冲比大于10∶1(即pH＞pKa+1)或小于1∶10 (即pH pKa-1)时，可认为缓冲溶液已基本失去缓 冲能力。
缓冲比在下列区间所对应的范围称为缓冲溶液
的有效缓冲范围(buffer effective range)。
1 ＜[B-] ＜10 10 [HB] 1
pKa-1＜pH＜pKa+1
医用基础化学缓冲体系
18
即
pH=pKa±1
不同缓冲系，因各自弱酸的pKa值不同，所以 缓冲范围也各不相同。
医用基础化学缓冲体系
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第四节 缓冲溶液的配制 —、缓冲溶液的配制方法
则pH值不同，当缓冲 比＝1时, pH=pKa
3.解释了缓冲溶液抗稀 释的原因，加水稀释时, 物质量比不变。但 大量
稀释时，会引起溶液离 子强度的改变，使HB和
第三种表达形式
pHpKalgVB V 医用基础化学H缓冲B体系
B-的活度因子受 到不同
程度的影响，缓冲溶液
的pH值将会 有 极小的
变化。
9
例4-1 计算50ml 0.200mol·L-1NH3 .H2O中， 加入4.78gNH4Cl固体，配制1升缓冲溶液， 求此缓冲溶液的pH值。
图4-1表现了缓冲容量随缓冲系总浓度、 缓冲比及pH的变化而改变。
医用基础化学缓冲体系
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(1) 0.05 mol·L-1 HCl
(2) 0.1 mol·L-1 HAc+NaOH
(3) 0.2mol·L-1 HAc+NaOH
缓冲溶液课件
[B ] lg 或 pH pK a [HB]
-
亨德森方程的意义
[B ] pH pK a lg [HB]
pH值取决于共轭酸的pKa值与缓冲比 当缓冲比等于1时，pH=pKa 具有有限的抗酸、抗碱及抗稀释作用 由亨德森方程可推出：
nB pH pK a lg nHB
例1、 0.60L缓冲溶液中含有0.35mol HOAc 和0.25molNaOAc，计算溶液的pH值。
△pH=0.09
§3.3 缓冲容量
衡量缓冲溶液缓冲能力的尺度。 使单位体积的缓冲溶液的pH值改变1个单位 时，所需加入一元强酸或一元强碱的物质的 量。符号β。 n β pH
[HB][B ] β 2.303 c
（c=[HB]+[B-]）
影响缓冲容量的因素
[HB][B ] β 2.303 c
4 3 2
加碱前：0.3×0.2 加碱后：0.06-0.005
0.2×0.2 mol 0.04+0.005 mol
nb 0.04 pH1 pK a lg 9.26 lg 9.08 na 0.06 nb 0.045 pH 2 pK a lg 9.26 lg 9.17 na 0.055
例2、配制pH=5.10缓冲溶液100mL，需要 0.10 mol· L-1HAc和0.10 mol· L-1NaAc的体积 各多少？
解： 设需 HAc 溶液的体积为 V a ， NaAc 溶液 的体积为Vb，则Va = 100 - Vb
Vb Vb pH pK a lg 4.75 lg Va 100- Vb Vb lg 0.35 100- Vb
Vb=69（mL）, Va=3l（mL）
NaHCO3 Na 2 HP O4 Na 蛋白质 血浆： ， , CO 2 (溶解） NaH2 P O4 H 蛋白质 KHCO3 K 2 HP O4 KHbO2 KHb 红细胞： ， , ， CO 2 (溶解） KH 2 P O4 HHbO2 HHb
医用化学-缓冲溶液
缓冲对中的共轭碱发挥了抵抗外来强酸的作用， 因此称为抗酸成分。同理，缓冲对中的共轭酸发 挥了抵抗外来强碱的作用，因此称为抗碱成分。
对溶液进行适当稀释时，溶液的pH基本不变。 由于缓冲溶液中含有大量的抗酸成分和抗碱成分， 而且它们之间又存在质子转移平衡，因此可对抗 外来的少量强酸、强碱，使溶液的pH基本保持不 变。
c( NH 3 H 2 O) 0.10 9 . 25 lg 9.55 c( NH 4 ) 0.050
n( NH 3 )
例3-3 将100 mL 0.10 mol· L-1盐酸加入到300 mL 0.10 mol· L-1氨水中，求混合后溶液的pH， pK NH H = 4.75。 b 2O的 3· 解： HCl + NH3 NH4Cl n( 起始） 100×0.10 300×0.10 0 n( 剩余） 0 （300-100）×0.10 100×0.10 n ( HCl ) 由于 n( NH ＞ ，所以加入的 HCl完全与NH3反应生 3) 成NH4Cl，剩余的NH3与生成的NH4Cl组成一对缓 冲对。混合溶液中NH4+和NH3的浓度分别为：
三、缓冲作用原理 HAc和NaAc组成的缓冲体系中，存在下面 的解离式： ① NaAc
溶液中加入少量强酸时
Na+ + Ac-
+
HAc
H+
溶液中存在大量的Ac-，只有少量与H+发生反应， 达到平衡时[Ac-]略有增加，[HAc]略有减少，因 此溶液的pH几乎不变。
② HAc + H2O
H3O+ +通常将这两种成分称为缓冲对或缓冲系。 缓冲对就是共轭酸碱对，其中共轭碱能对抗 外来强酸称为抗酸成分（antacid ingredient），共轭酸能对抗外来强碱称为抗 碱成分（antalkaline ingredient）。
缓冲溶液ppt
（一）缓冲溶液
缓冲溶液：能抵抗外来少量强酸、 缓冲溶液：能抵抗外来少量强酸、强碱或稍加稀 而保持其pH值基本不变的溶液 值基本不变的溶液。 释，而保持其 值基本不变的溶液。 缓冲作用： 缓冲作用 ： 缓冲溶液所具有的抵抗外加少量强酸 或强碱的作用。 或强碱的作用。 较浓的强酸、 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。 实际上很少作为缓冲溶液使用。 通常我们所说的缓冲溶液， 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。 浓度的共轭酸碱对的两种物质组成。
c总 0.2 0.02 0.2 0.2
pH 4.75 4.75 3.80 5.70
β 0.1 0.013 0.034 0.05
影响缓冲容量的因素： 影响缓冲容量的因素： 缓冲溶液的总浓度和缓冲比
• 同一缓冲体系，缓冲比一定，总浓度愈大， 缓冲容量愈大。 • 同一缓冲体系，总浓度一定，缓冲比越接近1 ，缓冲容量越大；缓冲比等于1，缓冲容量最 大。 • 总浓度相同的缓冲溶液，具有相同的β极大值， 与缓冲系的种类无关。（β极大=0.576 c总 ）
(1)Ac 共轭碱) (1) -(共轭碱)为缓冲溶液的抗酸成分*。 (2)HAc(弱酸) 为缓冲溶液的抗碱成分*。 (2) (弱酸)
总之， 总之，由于缓冲溶液中同时含有较大量的 弱酸(抗碱成分)和共轭碱(抗酸成分) 弱酸(抗碱成分)和共轭碱(抗酸成分)，它们通 过弱酸解离平衡的移动以达到消耗掉外来的少 强酸、强碱，或对抗稍加稀释的作用， 稍加稀释的作用 量强酸、强碱，或对抗稍加稀释的作用，使溶 液的H+离子或 离子浓度没有明显的变化， 液的 离子或OH-离子浓度没有明显的变化， 因此缓冲溶液具有缓冲作用。 因此缓冲溶液具有缓冲作用。 但缓冲溶液的缓冲作用不是无限的。 但缓冲溶液的缓冲作用不是无限的。
最新医用基础化学第四章缓冲体系幻灯片
β= d n a ( b ) =2.303×[HB][B-]/c总 V dpH
将式(4.8)右边分子、分母同乘c总＝[HB]+[B-]， 得：
2 .3[ 0 H [H ] 3 [ B ] B B ] [H [] B [ B ]B ] [H ] [ B B ]
2 .3[ 0 H [H ] 3 [ B ] B B ] [H [] B [ B ]B ] [H ] [ B B ]
1.pH值取决于Ka
及缓冲比，而且与
原始公式
pHpKalg[[共 共轭 轭酸 碱]]
温度有关 2.同一缓冲系,pKa值
一定。改变缓冲比，
第一种表达形式 pHpKalgc共轭碱 c共轭酸
第二种表达形式 pHpKalgnB nHB
则pH值不同，当缓冲 比＝1时, pH=pKa
3.解释了缓冲溶液抗稀 释的原因，加水稀释时, 物质量比不变。但 大量
缓冲溶液总浓度和缓冲比是影响缓冲容量的两个重要因素 （1）缓冲比一定时，总浓度越大，缓冲容量越大 （2）当c总一定时,缓冲比越偏离1时， β越小；当缓冲
比＝1时， β最大
总浓度一定时，缓冲比为 1时, 缓冲容量最大。
最 大 2 .3 01 1 3 1 1 11 c总 0 .5c7 总6
三、 缓冲范围 当缓冲溶液的总浓度一定时，缓冲比愈接近1，
缓冲容量作为缓冲能力大
d n a ( b ) 小的尺度。 β = V dpH β越大，缓冲能力越强；
β 越小，缓冲能力越弱。
β的单位为mol•L-1•pH-1
二、影响缓冲容量的 因素 总浓度和缓冲比
是影响缓冲容量的两个重要因素
可导出缓冲容量与缓冲溶液的总浓度 c总=[HB]+[B-] 及[B-]、[HB]的关系
将式(4.8)右边分子、分母同乘c总＝[HB]+[B-]， 得：
2 .3[ 0 H [H ] 3 [ B ] B B ] [H [] B [ B ]B ] [H ] [ B B ]
2 .3[ 0 H [H ] 3 [ B ] B B ] [H [] B [ B ]B ] [H ] [ B B ]
1.pH值取决于Ka
及缓冲比，而且与
原始公式
pHpKalg[[共 共轭 轭酸 碱]]
温度有关 2.同一缓冲系,pKa值
一定。改变缓冲比，
第一种表达形式 pHpKalgc共轭碱 c共轭酸
第二种表达形式 pHpKalgnB nHB
则pH值不同，当缓冲 比＝1时, pH=pKa
3.解释了缓冲溶液抗稀 释的原因，加水稀释时, 物质量比不变。但 大量
缓冲溶液总浓度和缓冲比是影响缓冲容量的两个重要因素 （1）缓冲比一定时，总浓度越大，缓冲容量越大 （2）当c总一定时,缓冲比越偏离1时， β越小；当缓冲
比＝1时， β最大
总浓度一定时，缓冲比为 1时, 缓冲容量最大。
最 大 2 .3 01 1 3 1 1 11 c总 0 .5c7 总6
三、 缓冲范围 当缓冲溶液的总浓度一定时，缓冲比愈接近1，
缓冲容量作为缓冲能力大
d n a ( b ) 小的尺度。 β = V dpH β越大，缓冲能力越强；
β 越小，缓冲能力越弱。
β的单位为mol•L-1•pH-1
二、影响缓冲容量的 因素 总浓度和缓冲比
是影响缓冲容量的两个重要因素
可导出缓冲容量与缓冲溶液的总浓度 c总=[HB]+[B-] 及[B-]、[HB]的关系
医用化学课件-ch3 缓冲溶液
缓冲作用机制
• 以HAc-NaAc缓冲溶液为例（与酸作用）
由于同离子效应，达平衡时，HAc几乎完全以分子状态 存在，所以溶液中含有大量的HAc与Ac-，且为共轭酸碱对。
平衡向左移动
少量H+
• 以HAc-NaAc缓冲溶液为例（与碱作用）：
平衡向右移动
少量OH-
稀释时
(1)Ac-(共轭碱)为缓冲溶液的抗酸成分*。 (2)HAc(弱酸) 为缓冲溶液的抗碱成分*。
[B ] pH pKa lg [HB]
[HB] = c(HB) - b(H+)
[B-] = c(NaB)+ b(H+) [HB]≈c (HB) ，[B-]≈c (NaB) ＝c (B-)
pH
pK a
lg
cB cHB
pK a
lg
c(共 轭 碱 ) c(共 轭 酸 )
pH
pK a
lg
nB nHB
弱碱-共轭酸（B-BH+）：
0.10 mol·L-1 HAc — 0.10 mol·L-1 NaAc溶液
1. 缓冲溶液
缓冲作用：能抵抗外来少量强酸、强碱而保持其 pH值基本不变。
缓冲溶液：具有缓冲作用的溶液。
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。
影响缓冲容量的因素
[HB][B ] β 2.303
通过弱酸解离平衡的移动以达到消耗掉外来的少量强酸、强碱，或对 抗稍加稀释的作用，使溶液的H+离子或OH-离子浓度没有明显的变化， 因此缓冲溶液具有缓冲作用。
但缓冲溶液的缓冲作用不是无限的。
医用基础化学 第四章 缓冲溶液(临床)公开课课件
Conjugate base
pKa( at 25℃)
HAc
Ac-
4.76
H2CO3 - NaHCO3
H2CO3
HCO3-
6.35
H3PO4 - NaH2PO4
H3PO4
H2PO4-
2.16
Tris·HCl - Tris
Tris·H+
Tris
7.85
H2C8H4O4 - KHC8H4O4 NH4Cl - NH3
4.1.1The introduction of Buffer Solution and Buffer Process
纯水 （50ml）
0.100mol·L-1 HAc0.100mol·L-1 NaAc
溶液（50ml）
pH=7 pH‵=11
△ pH=4
△ pH=0.01
pH=4.74 pH‵=4.75
CH3NH3+Cl- - CH3NH2 NaH2PO4 - Na2HPO4
H2C8H4O4 HC8H4O4-
NH4+
NH3
CH3NH3+ CH3NH2
H2PO4-
HPO42-
2.89 9.25 10.63 7.21
Tris: Tris(Hydroxymethy)methanamin
NH2 HOH2C C CH2OH
CH2OH
Tris·HCl:
NH2H+.ClHOH2C C CH2OH
CH2OH
缓冲机制(Buffer process)
以HAc—Ac-缓冲系为例：
HAc + H2O
H3O+ + Ac-
当加入少量强酸时消耗掉外来的H3O+，质子转移平衡左移， 而溶液的pH保持基本不变。
医用基础化学4缓冲溶液
第4章 缓冲溶液
单击此处添加副标题
Buffer Solution
汇报人姓名
4.1.1 缓冲溶液及其作用原理
1
实验
2
样品1，0.10 mol·L-1 NaCl溶液
3
样品2，含 HAc 和 NaAc 均为0.10 mol·L-1的
4
混合溶液
5
操作：加入强酸 HCl 至 0.010 mol·L-1
4.3.1 缓冲容量 缓冲溶液的缓冲能力有一定限度。用缓冲容量β作为衡量缓冲能力大小的尺度。定义为
01
单位体积缓冲溶液的pH发生一定变化时所能抵抗的外加一元强酸或强碱的物质的量。
02
4.3 缓冲容量
4.3 缓冲容量
4.3.2 影响缓冲容量的因素
对于同一缓冲系，当缓冲比一定时，总浓度愈大，缓冲容量愈大。
红细胞中：
H2b-Hb-(血红蛋白) H2bO2-HbO2-(氧合血红蛋白) H2CO3-HCO3- H2PO4--HPO42-
正常情况下，[HCO3-]与[CO2]溶解的比率为24mmol·L-1比1.2mmol·L-1，即20/1。37℃时，若血浆中离子强度为0.16，经校正后， pKa′=pKa1 =6.10， pH＝6.10 + lg
4.2 缓冲溶液pH的计算
讨论
4.2 缓冲溶液pH的计算
例 混合 20 mL 0.10 mol·L-1 的 H3PO4与 30 mL 0.10 mol·L-1 的 NaOH，计算所得缓冲溶液的pH。
已知：pKa1=2.16， pKa2=7.21， pKa3=12.32。
解
4.2 缓冲溶液pH的计算
02
解： 当V(HB):V(B-)=9:1时
医用化学-第3章 缓冲溶液
确定总浓度（以Tris· HCl-Tris为例）： 根据要求具备中等缓冲能力，并且要使计算量尽可能 小，可以选用0.1 mol· L-1的Tris· HCl和0.1 mol· L-1的Tris 溶液配制
14
则
即将173 mL 0.1mol· L-1的Tris和827 mL 0.1 mol· L-1的Tris · HCl 溶液混合配制混合就可配制1 L pH=7.40的缓冲溶液；最后在 酸度计的监测下校正pH。
θ b
c碱 c共轭酸
(2)10.25
6
二、 缓冲pH范围
缓冲对的有效缓冲范围为：
pH =pKa±1 或 pOH =pKb±1
缓冲容量：
7
练习
血液中（ H2CO3—NaHCO3 ）缓冲对的功能之一是从细胞 组织中迅速地除去运动以后产生的乳酸（ HLac ），已知： Ka(HLac)=8.410-4, Ka1(H2CO3)=4.310-7, Ka2(H2CO3)=5.610-11, (1)计算HLac + HCO3- =H2CO3 + Lac- -的平衡常数。 (2)正常血液的pH=7.4，分析血液中H2CO3主要的存 在形态。 (3)若血液中碳酸的总浓度为2.8 10-2 mol∙L-1，计算血 液中c(H2CO3)和c(HCO3-)
28
加入固体NaOH mg：
0.070mol L-1 0.50L
4.90 = 4.76 + lg
mg 40g mol -1 mg -1 0.130mol L 0.50L 40g mol -1
解得：m = 0.92
在pH=4.90的缓冲溶液中： [HAc] = 0.130 mol· L-10.92g -1 4sp ) n(Asp ) pH pK a lg 3.50 lg 2.95 n(HAsp) n(HAsp)
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§3.3 缓冲容量
衡量缓冲溶液缓冲能力的尺度。
使单位体积的缓冲溶液的pH值改变1个单位
时，所需加入一元强酸或一元强碱的物质的
量。符号β。
β n pH
β2
[HB][]B .303
c
（c=[HB]+[B-]）
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影响缓冲容量的因素
β2.30[H 3 B][]B c
(HAc-NaAc、H2CO3-NaHCO3)
弱碱及其对应的盐 （NH3-NH4Cl、CH3NH2-CH3NH3Cl）
酸式盐及其对应的次级盐 （20N20/1a0/1H8 2PO4-Na2HPO4、NaHCO3－Na2CO3）3
二、缓冲作用原理
HB
H+ + B-
NaB ==== Na+ + B-
基本特点：两多一少
定性：抗酸成分消耗外加酸； 抗碱成分消耗外加碱。
定量：
Ka
[H][B] [HB]
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§3.2 缓冲溶液的pH值
弱酸-共轭碱（HB-B-）：
HB
H+ + B-
[H][B] Ka [HB]
即
[H]
Ka
[HB [B]
]
[B]
pHpKa
lg [HB]
亨德森-哈塞尔巴赫方程式 （Henderson-Hasselbach）
缓冲比
pHpKalgccH BB
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弱碱-共轭酸（B-BH+）：
[HB] pOH pKblg[B]
或
pHpKa
lg[B-] [HB]
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亨德森方程的意义
[B]
pHpKa
lg [HB]
pH值取决于共轭酸的pKa值与缓冲比 当缓冲比等于1时，pH=pKa 具有有限的抗酸、抗碱及抗稀释作用
解：设需HAc溶液的体积为Va，NaAc溶液 的体积为Vb，则Va = 100 - Vb
p H p K a lg V V b a4. 7 lg 1 5 V 0 b -V b0 lg Vb 0.35 100-Vb
Vb=69（mL）, Va=3l（mL）
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谢谢您的聆听与观看
THANK YOU FOR YOUR GUIDANCE.
当缓冲比（[B-]/[HB]）一定时，缓冲溶浓的 总浓度越大，缓冲容量越大。
总浓度不变时，以缓冲比为l（[B-]=[HB]，
pH=pKa）时，缓冲容量最大，缓冲比偏离1越 远，则缓冲容量越小。第一课件网网站
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缓冲范围
缓冲溶液具有缓冲能力的pH值范围称为缓冲 溶液的缓冲范围。
pH=pKa-1~ pH=pKa+1
由亨德森方程可推出：pHpKalgnn BB2020/10/18
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例1、 0.60L缓冲溶液中含有0.35mol HOAc 和0.25molNaOAc，计算溶液的pH值。
解： na=0.35mol，nb=0.25mol
pH
pK
a
lg
nb na
4.75 lg 0.25 0.35
4.75 0.15
加碱前：0.3×0.2
0.2×0.2 mol
加碱后：0.06-0.005
0.04+0.005 mol
p1H p K a lg n n b a9
. 2 lg 0 6. 0 94 .0 0.06
8
p2 H p K a lg n n b a9. 2 lg 0 0 6..0 0 95 4.5 5 17
△pH=0.09
A. NH3·H2O（Kb=1×10-5） B. HAc（Ka=1.8×10-5） C. HCOOH（Ka=1×10-4） D. HNO2（Ka=6×10-1）
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2020/10/18
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例2、配制pH=5.10缓冲溶液100mL，需要 0.10 mol·L-1HAc和0.10 mol·L-1NaAc的体 积各多少？
pHpKa
l
gnb na
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4.75l g0.014.45 0.02
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例3、往200mL0.2mol·L-1NH3-0.3mol·L1NH4Cl缓冲溶液中，加入50mL0.1mol·L1NaOH溶液，溶液的pH值改变多少？
p解K：a(NHN4H+)=4+9.2+6 OH- === NH3 + H2O
第三章 缓冲溶液 Buffer Solution
§3.1 缓冲作用
§3.2 缓冲溶液的pH值
§3.3 缓冲容量
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2020/10/18
1
§3.1 缓冲作用
lL 纯水 pH7.0
lL
0.lmol醋酸和 0.1mol醋酸钠
pH4.75
通入0.01molHCl pH： 2.0
△pH：-5.00
感谢阅读！为了方便学习和使用，本文档的内容可以在下载后随意修改，调整和打印。欢迎下载！
汇报人：XXX 日期：20XX年XX月XX日
通入0.01molHCl pH： 4.66
△pH：-0.09
能够抵制外加少量酸、碱或稀释，而保持溶 液的pH值不发生明显改变的作用，叫缓冲作 用。具有缓冲作用的溶液叫缓冲溶液。
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2
一、缓冲溶液的组成
抗酸成分（共轭碱） 抗碱成分（共轭酸） 缓冲系或缓冲对
三种类型： 弱酸及其对应的盐
4.60
2020/10/18
8
例2、 0.30mol•L-1HOAc溶液100mL和0.10 mol•L-1NaOH溶液100mL混合，制成缓冲溶液， 计算溶液的pH值。
解：
HOAc + NaOH ==== NaOAc+H2O
混合前：0.3×0.1 0.1×0.1
0 mol
混合后： 0.02
0
0.01 mol
缩写为： pH=pKa±1
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缓冲溶液的选择和配制
选择适当的缓冲系 共轭酸的pKa值约等于需控制的pH值
缓冲溶液要有足够的总浓度 c≈0.05~0.2 mol·L-1
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例1、欲配制pH=9.0的缓冲溶液，应选用下 列何种弱酸或弱碱和它们的共轭碱或共轭酸 来配制。