医用化学缓冲溶液

d na ( b ) V dpH

na ( b ) V pH
β越大，说明缓冲溶液的缓冲能力越强。
第三节 缓冲容量和缓冲范围
二、影响缓冲容量的因素
1） 缓冲比的影响
2）总浓度c总＝[HB]+[B-]的影响
[HB] [B ] 2.303 [ HB ] [ B ] [HB] [B ] [HB] [B ]
稀释值ΔpH1/2/pH单位
C总 (mo1· L-1) z＝ 0 z＝+1 z＝-1 (如HAc-Ac-) (如NH4+-NH3) (如H2P04--HPO42-)
0.1 0.05 0.025 0.02 0.01 0.005 0.0025
0.028 0.023 0.019 0.017 0.013 0.010 0.007
-0.025 -0.023 -0.019 -0.017 -0.013 -0.010 -0.007
0.105 0.096 0.082 0.079 0.065 0.047 0.040
第三节 缓冲容量和缓冲范围
一、缓冲容量 当加入过量的强酸或强碱，缓冲溶液的pH将 发生较大变化，失去缓冲能力。用缓冲容量β作为 衡量缓冲能力大小的尺度。定义为
-1 1 0.20mol L V ( B ) 0 . 20 mol L 1 1 c(B )= 0 . 020 mol L V (HB - ) V (B ) 9 1
0.18mol L1 0.020mol L1 1 wk.baidu.com 2.303 0 . 041 mol L 0.18mol L1 0.020mol L1
第一节 缓冲溶液及缓冲机制
演示实验
样品1，0.10 mol· L-1 NaCl溶液
样品2，含 HAc 和 NaAc 均为0.10 mol· L-1的混合液
操作（1）滴加强酸 HCl 至c(HCl)=0.010 mol· L-1
操作（2）滴加强碱NaOH 至c(NaOH)=0.010 mol· L-1





第三节 缓冲容量和缓冲范围
三、最大缓冲容量βmax
[HB] [B ] 2.303 [HB] [B ] [HB] [B ] [HB] [B ]

max
1 1 2.303 [HB] [B ] 0.576 c 2 2
① 常用缓冲溶液的配制方法
② 标准缓冲溶液
5. 血液中的缓冲系
学习要求
•
• • • •
掌握缓冲溶液的概念、组成和缓冲机理。
掌握影响缓冲溶液pH的因素、应用Henderson-
Hasselbalch方程式计算缓冲溶液的pH值。
掌握缓冲容量的概念、影响因素及有关计算。 熟悉配制缓冲溶液的原则和方法。了解医学上常 用缓冲溶液配方和标准缓冲溶液。 熟悉血液中的主要缓冲系及在稳定血液pH过程中 的作用。
Tris：三羟甲基氨基甲烷
• 分子式：C4H11NO3 • 示性式：C(CH2OH)3NH2，三羟甲基氨基甲烷（Tris) • 结构式：
第一节
缓冲溶液及缓冲机制
• 常见缓冲溶液的组成
（1）弱酸及其次级盐
（2）弱碱及其次级盐
（3）多元弱酸(碱)的两种相邻盐
（4）多元弱酸的一种酸式盐 （5）较浓的强酸或强碱溶液
第一节 缓冲溶液及缓冲机制
在实际应用中，还采用酸碱反应的生成物与剩余的 反应物组成缓冲系。
弱酸（过量）+ 强碱 弱碱（过量）+ 强酸 优点：
① HCl 和 NaOH 溶液常备试剂，容易获得。
② 弱酸或弱碱的浓度即缓冲系的总浓度。 ③ 通常缓冲溶液的pH需要在pH计监控下调整，滴 加强碱/酸易于操作。
• 因稀释而引起缓冲溶液pH值的变化用稀释值
表示，当缓冲溶液的浓度为c时，加入等体积
纯水稀释，稀释后与稀释前的pH值之差定义 为稀释值，符号为ΔpH1/2
ΔpH1/2 pHc/2 pHc
稀释值＞0，表明缓冲溶液的pH值随稀释 而增加；稀释值＜0，则表明缓冲溶液的pH值 随稀释而减少。
第二节 缓冲溶液pH的计算
观察现象：pH的变化程度
操作（3）滴加酸、碱的量多一些，观察现象
结论
（1）HAc — NaAc 混合溶液具有抵抗外来少量强
酸、强碱而保持pH基本不变的能力。
（2）在大量的外来酸碱作用下，pH最终改变，说
明其抵抗力是有限度的。
一、缓冲溶液 1、缓冲溶液（buffer solution） 能够抵抗外来少量强酸、强碱，或少量稀释时 可保持其pH基本不变的溶液。 2、缓冲作用（buffer action） 缓冲溶液对强酸、强碱或稀释的抵抗作用。
[B- ] [共轭碱] pH pKa lg = pK a + lg [HB] [共轭酸]
第二节 缓冲溶液pH的计算
2. Henderson—Hasselbalch方程式的意义
[B- ] pH pK a lg [HB]
① 缓冲溶液的pH首先取决于pKa ② pKa值一定，其pH随着缓冲比[B-]/[HB]的改变 而改变。当缓冲比等于l时，pH等于pKa
第四节 缓冲溶液的配制
例 如何配制pH=5.00的缓冲溶液100mL?
解 (1) 选择缓冲系
由于HAc的pKa= 4.76，接近所配缓冲溶液pH=5.00， 所以可选用HAc-Ac-缓冲系。 (2) 确定总浓度，计算所需缓冲系的量 一般具备中等缓冲能力 (0.05～0.2mol· L-1)即可，并 考虑计算方便，选用0.10mol· L-1的HAc和 0.10mol· L-1 NaAc溶液。应用公式可得
第二节 缓冲溶液pH的计算
一．缓冲溶液pH值的近似计算公式 1、Henderson—Hasselbalch方程 以HB代表弱酸，并与B-组成缓冲溶液。
+ -
HB + H2O
[ H 3O ][ B ] Ka [ HB]
H3O + B

[ HB] [ H 3O ] K a [B ]
二、缓冲原理：以HAc-Ac-体系为例 共轭酸 纯HAc液： 0.1mol.L-1 共轭碱 0.00132mol.L-1
HAc + H2O ←→ Ac- + H3O+ 大量
HAc-NaAc：0.1mol.L-1 大量
微量
0.1 mol.L-1 大量 (人为配制)
第一节 缓冲溶液及缓冲机制
HAc + H2O
反应前 20×0.10mmol 30×0.10mmol 反应后 NaH2PO4 反应前 2.0mmol 反应后 1.0mmol 1.0mmol + NaOH 1.0mmol 2.0mmol Na2HPO4 + H2O
1.0mmol 2[HPO 4 ] 1.0mmol pH pK a2 lg 2 7.21 lg 7.21 1.0mmol [H PO 4 ]
第二节 缓冲溶液pH的计算
二．缓冲溶液的稀释值
缓冲溶液加水稀释时，c(B-)与c(HB)的比值不
变，pH的计算值也不变。
c ( B- ) pH pK a lg c(HB)
但稀释会引起溶液离子强度的改变，使HB和B的活度因子受到不同程度的影响，因此缓冲溶液的 pH值也随之有微小的改变。
第二节 缓冲溶液pH的计算
缓冲溶液
Buffer Solution
学习内容
1. 缓冲溶液及缓冲机制 ① 缓冲溶液及其作用机制 ② 缓冲溶液的组成 2. 缓冲溶液pH的计算 ① 缓冲溶液pH的近似计算公式 ② 缓冲溶液pH计算公式的校正 3. 缓冲容量和缓冲范围 ① 缓冲容量 ② 影响缓冲容量的因素及缓冲范围
学习内容
4. 缓冲溶液的配制
第四节 缓冲溶液的配制
一、配制方法 1．选择合适的缓冲系： （1）pH在pKa±1缓冲范围内并尽量接近弱酸pKa。 （2）缓冲系的物质必须对主反应无干扰。 2．配制的缓冲溶液的总浓度要适当：
• 一般总浓度0.05mol· L-1～0.2mol· L-1。
3．计算所需缓冲系的量： • 根据Henderson-Hasselbalch方程计算。 4．校正： • 需在pH计监控下，对所配缓冲溶液的pH校正。

组成缓冲溶液的共轭酸碱对的两种物质合称为 缓冲系(buffer system)或缓冲对(buffer pair)。
第一节 缓冲溶液及缓冲机制
组成示意图 共轭酸 HAc NH4Cl 共轭碱 NaAc NH3· H2O
H2PO4抗碱成分
HPO42缓冲系
抗酸成分
第一节 缓冲溶液及缓冲机制
常见的缓冲系
② 由于 c = n/V，所以
c(B- ) pH pKa lg c(HB)
pK a lg n(B- )/V(溶液 ) n(HB)/V(溶液)
n(B- ) pH pKa lg n(HB)
第二节 缓冲溶液pH的计算
③ 根据 n = cV，若取储备液 c(B-) = c(HB)
-




总
• 缓冲比越接近1，缓冲容量越大；缓冲比等于1时， 有最大缓冲容量。
第三节 缓冲容量和缓冲范围
四、缓冲范围
减小 max 减小 1 1 10 缓冲比： 10 1 1 pH : pH pK a - 1 pH pK a pH pK a 1
• pH=pKa±1变化范围称为缓冲范围。
第三节 缓冲容量和缓冲范围
例 将0.20mol· L-1HB溶液和0.20mol· L-1 B-溶液 以9:1的
体积比混合，计算缓冲系的缓冲容量。 解： 当V(HB):V(B-)=9:1时
0.20mol L-1 V (HB) 0.20mol L1 9 1 0 . 18 mol L c(HB)= V (HB - ) V (B ) 9 1

H3O + Ac
+
-
抗酸。侵入少量强酸时，共轭碱Ac-接收外来H+，平衡 左移，使得溶液H+浓度变化甚微。 抗碱。侵入少量强碱时，OH-与H3O+结合，平衡右移， 共轭酸补充消耗掉的H3O+离子，也使得溶液H+浓度变
化甚微。
稀释。假设稀释一倍：正向速率V＝K.1/2.[HAc] 逆向速率：V＝K.1/2.[H3O+].1/2.[Ac-]
n(B ) pH pKa lg n(HB)
c( B ) V ( B ) pH pKa lg c( HB) V ( HB)
V (B ) pH pKa lg V (HB)
-
第二节 缓冲溶液pH的计算 例 将20 mL 0.10 mol· L-1 的 H3PO4溶液与 30 mL 0.10 mol· L-1 的 NaOH溶液混合，求所得缓冲溶液的 pH=？已知：pKa1=2.16, pKa2=7.21, pKa3=12.32。 解: H3PO4 + NaOH NaH2PO4 + H2O
缓冲系 HAc-NaAc H2CO3-NaHCO3 H3PO4-NaH2PO4 Tris· HCl -Tris H2C8H4O4- KHC8H4O4 NH4Cl - NH3 CH3NH3+Cl - CH3NH2 NaH2PO4- Na2HPO4 Na2HPO4- Na3PO4 质子转移平衡 HAc+H2O H2CO3+ H2O H3PO4+H2O Tris· H++H2O H2C8H4O4+H2O NH4++H2O CH3NH3++H2O H2PO4-+H2O HPO42-+H2O Ac-+H3O+ HCO3-+H3O+ H2PO4-+H3O+ Tris+H3O+ HC8H4O4-+H3O+ NH3+H3O+ CH3NH2+H3O+ HPO42-+H3O+ PO43-+H3O+
第二节 缓冲溶液pH的计算
3. Henderson—Hasselbalch方程式的应用
[B ] pH pK a lg [HB]
① HB在溶液中只少部分解离，且因B-的同离子效 应，使HB几乎完全以分子状态存在。所以
-
c(B ) pH pK a lg c(HB)
-
第二节 缓冲溶液pH的计算
第一节 缓冲溶液及缓冲机制
结论:
① 缓冲溶液中，同时含有较大量的抗碱成分和抗
酸成分，对抗的只是外来的少量强酸、强碱。 ② ③ 缓冲作用的一般原理，就是弱电解质的解离平 衡的移动原理。 共轭酸是抗碱成分；共轭碱是抗酸成分。
第一节 缓冲溶液及缓冲机制
三、缓冲溶液的组成
一般由具有足够浓度和一定比例的共轭酸碱对 的两种物质组成。共轭酸称为抗碱成分，共轭 碱称为抗酸成分。