【北京大学】《医用基础化学》-第三章__缓冲溶液
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医用基础化学课件-第三章--缓冲溶液
A. HAc-NaAc B. NH3-NH4Cl C. NaH2PO4 -Na2HPO4
B 最好
∵ pKNH4+ =14.00－4.75 = 9. 25
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。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 升，才能配成 pH＝5.00 的缓冲溶液？ （已知H3Cit的pKa1=3.13，pKa2=4.76，pKa3=6.40）
HBO2~NaBO2
第五节 血液中的缓冲系
正常人血浆的pH值约为7.35 ~ 7.45
C O 2 ( g ) C O 2 ( g ) + H 2 OH 2 C O 3 K a 1 ( H 2 C O 3 )H + + H C O 3 -
6.10
pHpKa' 1l
g[HC3O ] [CO 2(a)q]
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1ml 1mol·L-1NaOH 滴加少量强酸、强碱pH几乎不变
实验小结
100 mL HCl pH = 5.00
滴加1ml 1mol·L-1HCl pH=2.00
滴加1ml 1mol ·L-1NaOH pH=12.00
100 mL HAc ~ NaAc pH = 5.00
滴加1ml 1mol·L-1HCl pH=4.98
滴加1ml 1mol ·L-1NaOH pH=5.02
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、强碱或 稍加稀释而保持pH基本不变的溶液
B 最好
∵ pKNH4+ =14.00－4.75 = 9. 25
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。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 升，才能配成 pH＝5.00 的缓冲溶液？ （已知H3Cit的pKa1=3.13，pKa2=4.76，pKa3=6.40）
HBO2~NaBO2
第五节 血液中的缓冲系
正常人血浆的pH值约为7.35 ~ 7.45
C O 2 ( g ) C O 2 ( g ) + H 2 OH 2 C O 3 K a 1 ( H 2 C O 3 )H + + H C O 3 -
6.10
pHpKa' 1l
g[HC3O ] [CO 2(a)q]
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1ml 1mol·L-1NaOH 滴加少量强酸、强碱pH几乎不变
实验小结
100 mL HCl pH = 5.00
滴加1ml 1mol·L-1HCl pH=2.00
滴加1ml 1mol ·L-1NaOH pH=12.00
100 mL HAc ~ NaAc pH = 5.00
滴加1ml 1mol·L-1HCl pH=4.98
滴加1ml 1mol ·L-1NaOH pH=5.02
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、强碱或 稍加稀释而保持pH基本不变的溶液
医学基础化学—缓冲溶液
2019/2/3
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）
[base] pH = p K a + log --------[acid]
这就是亨德森- 哈塞尔巴赫方程式
（Henderson-Hasselbalch equation）
2019/2/3
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）
2019/2/3
第一节 缓冲溶液及缓冲作用原理
（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H3O+ 反应生成H2O，从而使H3O+减 少 ，使平衡向右移动，促使HAc离解生成H3O+ 。与 OH- 反应所消耗的H3O+ 由 HAc离解生成H3O+ 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 H3O+ 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。
第三章3 缓冲溶液
c0 (碱) 0.098 pH 14 pK b lg =14 4.74 lg 9.24 c 0 (盐 ) 0.102
加入1.0mL1.0 mol / L NaOH溶液
c0(碱)=( 0.10×0.500＋1.0×0.001)／0.501=0.102 mol / L c0(盐)=( 0.10×0.500－1.0×0.001)／0.501=0.098 mol / L
cb pOH pKb lg cs
cb pH 14 pKb lg cs
例题：计算含有0. 100 mol·－1 L
HAc和0.200 mol·－1 L
NaAc混合溶液的pH。若在0.100L上述溶液中加入
0.001L 1.00 mol·－1 的NaOH后，溶液的pH变为多少？ L
c0 (碱) 0.102 pH 14 pK b lg =14 4.74
3.4.4 缓冲溶液的缓冲能力
缓冲溶液pH的控制主要体现在对缓冲比 {c0(酸)/c0(盐)或c0(碱)/c0(盐)}的调整。 缓冲溶液的缓冲能力主要与缓冲对的浓度 缓冲容量(β)——指1升缓冲溶液的pH值 有关。缓冲对的浓度越大，缓冲能力越大；缓 变化1个单位所需加入强酸或强碱的物质 冲比越接近于1，缓冲能力越大。但是缓冲溶 的量。 液的缓冲能力是有限的。 缓冲溶液的缓冲范围为pKa±1。 缓冲溶液适当稀释时，缓冲溶液的pH不变。
50ml纯水pH = 7
50mLHAc—NaAc [c(HAc)=c(NaAc) =0.10mol· -1] L pH = 4.74
pH = 3
pH = 11
pH = 4.73
pH = 4.75
这种能够对抗外来少量强酸或强碱，而保持溶液
第三章 缓冲溶液
加少量水:
2021年8月15日1时35分
[HAc]/ [Ac-] 基本不变
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第二节 缓冲溶液 pH 值的计算
HA-A‾缓冲系： HA + H2O H3O+ + A‾
Ka
=
[H3O ][A- ] [HA]
[H3O
]
=
Ka
[HA] [A- ]
[A ] pH = pKa lg [HA]
共轭碱 共轭酸
2021年8月15日1时35分
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例：将 0.10 mol·L-1盐酸溶液100ml与 0.10 mol·L-1氨水溶液400ml相混合，求混合后溶液
的pH值（已知NH3的 Kb= 1.76×10-5）。
=9.25+lg 30 =9.73
10
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练习：将 0.10 mol·L-1 NaOH溶液100ml与 0.10 mol·L-1HAc溶液400ml相混合，求混合后
一、缓冲溶液的组成及类型
（一）缓冲溶液的组成条件——共轭酸碱对
电离平衡
抗酸成分
抗碱成分
（二）缓冲溶液的组成类型
1、弱酸——共轭碱体系 抗碱成分 抗酸成分
2、弱碱——共轭酸体系
抗酸成分 抗碱成分
3、多元弱酸的酸式盐及其对应的次级盐
2021年8月15日1时35分
抗碱成分
抗酸成分
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HAc—NaAc
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二、影响缓冲容量的因素 1. 缓冲比一定时，c总越大，缓冲能力越强。 2. c总一定时，缓冲比= 1，缓冲能力最强。
三、缓冲范围
pKa－1 ＜ pH ＜ pKa＋ 1
2021年8月15日1时35分
基础化学题解：3-3缓冲溶液
基础化学题解：3-3缓冲溶液第三章缓冲溶液1、什么是缓冲溶液? 什么是缓冲容量? 决定缓冲溶液pH和缓冲容量的主要因素各有哪些?答：能够抵抗外来的少量强酸或强碱或稍加稀释，而保持pH基本不变的溶液称为缓冲溶液。
缓冲容量是缓冲能力大小的量度。
定义为：单位体积的缓冲溶液pH改变1时（ pH=1），所需加入的一元强酸或强碱的物质的量。
决定缓冲溶液pH的主要因素是p K a和缓冲比。
决定缓冲容量的主要因素是总浓度和缓冲比。
2、试以KH2PO4-Na2HPO4缓冲溶液为例，说明为何加少量的强酸或强碱时其溶液的pH 值基本保持不变。
答：KH2PO4-Na2HPO4缓冲溶液由浓度较大的H2PO4-和HPO42-，有同离子效应，处于质子传递平衡：H2PO4- + H2O HPO42-+ H3O+Na2 HPO4─→HPO42-+ 2Na+其中HPO42-是抗酸成分，当加入少量强酸时，HPO42-与H3O+ 结合成H2PO4-而使平衡左移，[HPO42-]略为减少，[H2PO4-]略有增加，溶液的H3O+ 浓度无显著的增加。
H2PO4-是抗碱成分，当加入少量强碱时，OH-溶液的H3O+生成H2O，平衡右移，H2PO4-进一步解离，提供更多的H3O+。
达到新的平衡时，[H2PO4-]略为减少，[HPO42-]略有增加，溶液的H3O+ 浓度无显著的减少。
3、已知下列弱酸p K a，试求与NaOH配置的缓冲溶液的缓冲范围．(1) 硼酸(H3BO3)的p K a ＝9.27(2) 丙酸(CH3CH2COOH)的p K a ＝4.89(3) 磷酸二氢钠(NaH2PO4) p K a ＝7.21(4) 甲酸(HCOOH) p K a ＝3.74答：缓冲溶液的缓冲范围为pH ＝p K a±1，超出此范围则缓冲容量太低。
⑴pH ＝8.27~10.27⑵ pH ＝ 3.89~5.89⑶ pH ＝ 6.21~8.21⑷ pH ＝ 2.74~4.744、0.20 mol ·L -1 NH 3 和0.10 mol ·L -1 NH 4Cl 组成的缓冲溶液的pH 为多少? 已知p K b = 4.75。
【北京大学】《基础化学》第三章 缓冲溶液--比赛课件
§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
[HB][B ] β 2.303
c
（c=[HB]+[B-]）
北京大学
《基础化学》
影响缓冲容量的因素
β 2.303 [HB][B ] c
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。
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
北京大学
《基础化学》
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。
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）
△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。
北京大学
《基础化学》
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
(HAc-NaAc、H2CO3-NaHCO3) 弱碱及其对应的盐
《基础化学》
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
北京大学
《基础化学》
§3.1 缓冲作用
lL 纯水
lL
pH7.0
《医用基础化学》第三章 缓冲溶液
第一节缓冲溶液及缓冲机制一、缓冲溶液的组成在100 mL pH = 5.00的HCl溶液中分别加入1mL1 mol⋅L-1的HCl（强酸）溶液或1mL1 mol⋅L-1的NaOH（强碱）溶液后，HCl溶液的pH发生了显著变化，加酸后pH = 2.00，而加碱后pH = 12.00。
但在100 mL浓度均为1mol⋅L-1 HAc和NaAc pH = 5.00混合溶液中，加入同样数量的强酸和强碱，pH改变却很小，加酸后pH = 4.98，而加碱后pH = 5.02。
如用水稍加稀释时，HAc和NaAc混合溶液的pH改变的幅度也很小。
这说明HAc和NaAc这种由弱酸及其共轭碱组成的混合溶液有抵抗外来少量强酸、强碱或稍加稀释而保持pH基本不变的能力，我们把这种溶液称为缓冲溶液(buffer solution)。
缓冲溶液对强酸、强碱或稀释的抵抗作用称为缓冲作用(buffer action)。
常用的缓冲溶液是由足够浓度的共轭酸碱对的两种物质组成的。
例如：HAc －NaAc、NH3-NH4Cl、NaH2PO4-Na2HPO4等。
组成缓冲溶液的共轭酸碱对被称为缓冲系(buffer system)或缓冲对(buffer pair)。
一些常见的缓冲系列在表3-1中。
表3-1 常见的缓冲系缓冲系质子转移平衡pK a(25︒C) HAc-NaAc HAc +H2O Ac-+ H3O+ 4.76H2CO3-NaHCO3H2CO3 +H2O HCO3-+ H3O+ 6.35H2C8H4O4- KHC8H4O4* H2C8H4O4 +H2O HC8H4O4-+ H3O+ 2.89Tris⋅HCl-Tris** Tris⋅H+ +H2O Tris + H3O+8.08 NH4Cl-NH3NH4+ +H2O NH3+ H3O+9.25CH3NH3+Cl--CH3NH3+ +H2O CH3NH2+ H3O+10.63 CH3NH2***H3PO4-NaH2PO4H3PO4 +H2O H2PO4-+ H3O+ 2.16NaH2PO4-Na2HPO4H2PO4- +H2O HPO42-+ H3O+7.21Na2HPO4-Na3PO4HPO42- +H2O PO43-+ H3O+12.32* 邻苯二甲酸-邻苯二甲酸氢钾**三(羟甲基)甲胺盐酸盐-三(羟甲基)甲胺***甲胺盐-甲胺二、缓冲机制现以浓度均为0.10 mol⋅L-1的HAc和NaAc缓冲系为例来说明缓冲溶液的缓冲机制。
基础化学第三章酸碱平衡、缓冲溶液习题答案
基础化学第三章习题答案1、下列说法是否正确，为什么？(1)将氢氧化钠溶液和氨水分别稀释l 倍，则两溶液中的[OH]－都减小到原来的1/2。
答：错误。
原因：氨水为一元弱碱，其[OH -]=c k b (2)中和等体积的0.10mol·L -1盐酸和0.10mol·L -1醋酸，所需0.l0mol·L -1NaOH 溶液的体积不同。
答：错误。
原因：n HCl =n HAc 故所需NaOH 的摩尔数应相同，体积相同。
2、某溶液含AlCl 3 0.050mol·L -1和Na 2HPO 4 0.020mol·L -1，求此溶液的离子强度。
解：I =1/2∑CiZi 2=1/2[0.050× (+3)2+3×0.050× (-1)2+2×0.020× (+1)2+0.020× (-2)2]=0.36 (mol·L -1)3、乳酸HC 3H 5O 3是糖酵解的最终产物，在体内积蓄会引起机体疲劳和酸中毒，已知乳酸的K a θ=1.4×10-4，试计算浓度为1.0×10-3mol·L -1乳酸溶液的pH 。
解：234 20 , / 500 , 31%1 [] 1.01031% 3.110/ 3.51a a w a a a K c K c k c k H c mol L pH αααα+--⋅〉〈==-==⨯⨯=⨯=按近似式计算4、 要使H 2S 饱和溶液中的[S 2-]加大，应加入碱还是加入酸？为什么？答：应加入碱。
原因：H 2SHS -+H + HS-S 2- + H + 要使[S 2-]增加，应减小[H +]，使平衡右移，故应加碱。
5、在稀氨水中加入l 滴酚酞指示剂，溶液显红色，如果向其中加入少量晶体NH 4Ac ，则颜色变浅(或消退)，为什么？答：稀氨水中加入少量晶体NH 4Ac ，会产生同离子效应，氨水解离度减小，颜色变浅（或消退）。
医用基础化学第三章优秀课件
④ 难溶电解质的溶度积常数Ksp的表达式，溶度积 和溶解度的关系及其计算。
⑤ 离子积定义和溶度积规则涵义，应用浓度积规 则判断沉淀的生成、溶解及沉淀的先后次序。
教学基本要求
2. 熟悉 ① 强电解质理论、强电解质溶液表观解离度和 活度、离子强度等概念。 ② 酸碱在水溶液中的质子转移平衡。 ③ 水的离子积及水溶液的pH值的表达。 ④ 酸碱溶液的同离子效应和盐效应。
① 溶度积和溶度积规则 ② 沉淀的生成、分级沉淀和沉淀的溶解 ③ 沉淀溶解平衡实例
教学基本要求
1. 掌握
① 酸碱质子理论、酸碱定义、共轭酸碱对、酸碱 的强度。
② 酸碱解离常数及其应用，共轭酸碱对Ka与Kb关 系。
③ 一元弱酸弱碱、多元弱酸弱碱和两性物质（负 离子型、弱酸弱碱型）等水溶液中pH的计算。
def1
I 2
i bizi2
bi和zi分别为溶液中第i种离子的质量摩尔浓度 和代该替离bi。子I的的电单荷位数为，mo近l·k似g-计1。算时，也可以用ci
第一节 强电解质溶液理论
例 计算：(1) 0.010 mol·kg-1 NaCl溶液的离子强度、活度因子、活 度和25℃时的渗透压。
解 (1) I = 1/2[ b(Na+)z2(Na+)+b(Cl-)z2(Cl-)] = [0.010 mol·kg-1×(+1)2+0.010 mol·kg-1(-1)2] = 0.010 mol·kg-1
3. 了解 ① 活度因子及其计算。 ② 难溶电解质的同离子效应和盐效应。
第一节 强电解质溶液理论
一．强电解质和弱电解质
1. 定义：电解质是溶于水中或熔融状态下能导电 的化合物，这些化合物的水溶液称为电解质溶 液。
⑤ 离子积定义和溶度积规则涵义，应用浓度积规 则判断沉淀的生成、溶解及沉淀的先后次序。
教学基本要求
2. 熟悉 ① 强电解质理论、强电解质溶液表观解离度和 活度、离子强度等概念。 ② 酸碱在水溶液中的质子转移平衡。 ③ 水的离子积及水溶液的pH值的表达。 ④ 酸碱溶液的同离子效应和盐效应。
① 溶度积和溶度积规则 ② 沉淀的生成、分级沉淀和沉淀的溶解 ③ 沉淀溶解平衡实例
教学基本要求
1. 掌握
① 酸碱质子理论、酸碱定义、共轭酸碱对、酸碱 的强度。
② 酸碱解离常数及其应用，共轭酸碱对Ka与Kb关 系。
③ 一元弱酸弱碱、多元弱酸弱碱和两性物质（负 离子型、弱酸弱碱型）等水溶液中pH的计算。
def1
I 2
i bizi2
bi和zi分别为溶液中第i种离子的质量摩尔浓度 和代该替离bi。子I的的电单荷位数为，mo近l·k似g-计1。算时，也可以用ci
第一节 强电解质溶液理论
例 计算：(1) 0.010 mol·kg-1 NaCl溶液的离子强度、活度因子、活 度和25℃时的渗透压。
解 (1) I = 1/2[ b(Na+)z2(Na+)+b(Cl-)z2(Cl-)] = [0.010 mol·kg-1×(+1)2+0.010 mol·kg-1(-1)2] = 0.010 mol·kg-1
3. 了解 ① 活度因子及其计算。 ② 难溶电解质的同离子效应和盐效应。
第一节 强电解质溶液理论
一．强电解质和弱电解质
1. 定义：电解质是溶于水中或熔融状态下能导电 的化合物，这些化合物的水溶液称为电解质溶 液。
第三章缓冲溶液
数Ka值, 其次决定于缓冲比。 当pKa值一定，其pH值随着缓冲比改变而
改变。当缓冲比为1时，pH=pKa
(2)当共轭酸碱的原始浓度相同时：
c B V B
V B
pH = pKa + lg c HB V HB pH = pKa + lg V HB
式中V(HB)、V(B-)为共轭酸碱混合前的体积
(3)当共轭酸碱的体积相同时：
第二节 缓冲溶液pH值的计算
一、缓冲溶液pH值的计算公式 二、缓冲溶液pH值的计算
一、缓冲溶液pH的计算公式
在HB-NaB组成的缓冲溶液中，存在下列 质子传递平衡：
HB+H2O H3O+ +B
NaB
Na+ + B-
Ka
[H3O ][B ] [HB]
[H3O
]
Ka
[HB] [B ]
lg[H3O ]
pH
pKa
lg
c共轭碱 c共轭碱
pKa
lg
cB cHB
(4)当共轭酸碱的原始浓度和体积都不同时：
nB
pH = pKa + lg n HB
(5)当加入少量水稀释溶液时，缓冲溶液的 缓冲比不变，即缓冲溶液有一定的抗稀释能 力。
• 例3-1 计算0.10mol·L-1NaH2PO410mL与0.2 mol·L-1Na2HPO41.0mL混合溶液的pH（已 知H2PO4-的pKa=7.21）。
缓冲对。
组成示意图
共轭酸
HAc
NH4Cl H2PO4-
共轭碱
NaAc
NH3·H2O HPO42-
抗碱成分
缓冲系
抗酸成分
实际应用中，还可用酸碱反应的生 成物与剩余的反应物组成缓冲系：
改变。当缓冲比为1时，pH=pKa
(2)当共轭酸碱的原始浓度相同时：
c B V B
V B
pH = pKa + lg c HB V HB pH = pKa + lg V HB
式中V(HB)、V(B-)为共轭酸碱混合前的体积
(3)当共轭酸碱的体积相同时：
第二节 缓冲溶液pH值的计算
一、缓冲溶液pH值的计算公式 二、缓冲溶液pH值的计算
一、缓冲溶液pH的计算公式
在HB-NaB组成的缓冲溶液中，存在下列 质子传递平衡：
HB+H2O H3O+ +B
NaB
Na+ + B-
Ka
[H3O ][B ] [HB]
[H3O
]
Ka
[HB] [B ]
lg[H3O ]
pH
pKa
lg
c共轭碱 c共轭碱
pKa
lg
cB cHB
(4)当共轭酸碱的原始浓度和体积都不同时：
nB
pH = pKa + lg n HB
(5)当加入少量水稀释溶液时，缓冲溶液的 缓冲比不变，即缓冲溶液有一定的抗稀释能 力。
• 例3-1 计算0.10mol·L-1NaH2PO410mL与0.2 mol·L-1Na2HPO41.0mL混合溶液的pH（已 知H2PO4-的pKa=7.21）。
缓冲对。
组成示意图
共轭酸
HAc
NH4Cl H2PO4-
共轭碱
NaAc
NH3·H2O HPO42-
抗碱成分
缓冲系
抗酸成分
实际应用中，还可用酸碱反应的生 成物与剩余的反应物组成缓冲系：
3-3第三章-缓冲溶液.
2241012计算氨基酸水溶液中h浓度的近似式与计算nh10142241012446103nhcoohoh1561010nh为例它在水溶液中的质子传递平衡为则在甘氨酸的水溶液中1044610156mol10834所以phlg8341076081掌握酸碱理论2一元弱酸ph值的近似计算3二元弱酸ph值近似计算5003两性物质ph值的近似计算公式一缓冲溶液的组成和作用机制一缓冲溶液的组成和作用机制二缓冲溶液的二缓冲溶液的phph计算计算三缓冲容量和缓冲范围三缓冲容量和缓冲范围四缓冲溶液的配置四缓冲溶液的配置五缓冲溶液在医学上的意义五缓冲溶液在医学上的意义加001molhcl或加001molnaohph基本不变ph试纸检测加001molhclph加001molnaohph12ph12一升hacnaac混合液ph466一升纯水ph7定义
HPO42-的计算[H+]的最简式
H Ka2 Ka3
应用条件： cKa3>20Kw
c >20Ka2
例3-14 计算0.20mol·L-1NaH2PO4溶液的pH值。 已知H3PO4的pKa1=2.16，pKa2=7.21, pKa3=12.32
解： cKa2 >20Kw 且c >20Ka1
影响缓冲容量的因素
1.缓冲溶液的总浓度c总
2.与缓冲溶液的缓冲比有关
缓冲溶液的缓冲范围
pH=pKa－1
pH=pKa
pH=pKa＋1
缓冲容量减弱
缓冲容量减弱
β值极小
β(最大)
β值极小
cB 1 cA 10
cB 1 cA
cB 10 cA 1
pH=pKa±1 缓冲范围： pKa－1 < pH < pKa＋1
HPO42-的计算[H+]的最简式
H Ka2 Ka3
应用条件： cKa3>20Kw
c >20Ka2
例3-14 计算0.20mol·L-1NaH2PO4溶液的pH值。 已知H3PO4的pKa1=2.16，pKa2=7.21, pKa3=12.32
解： cKa2 >20Kw 且c >20Ka1
影响缓冲容量的因素
1.缓冲溶液的总浓度c总
2.与缓冲溶液的缓冲比有关
缓冲溶液的缓冲范围
pH=pKa－1
pH=pKa
pH=pKa＋1
缓冲容量减弱
缓冲容量减弱
β值极小
β(最大)
β值极小
cB 1 cA 10
cB 1 cA
cB 10 cA 1
pH=pKa±1 缓冲范围： pKa－1 < pH < pKa＋1
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。
第三章 缓冲溶液
加少量酸： 2.加少量酸： Ac- + H+ → HAc , 平衡左移 + + (H ) [HAc]略↑ [Ac ]略↓ [H ]基本不变 NaAc – 抗酸成分 加少量碱： 加少量碱： H + OH →H2O , 平衡右移 + (OH ) [HAc]略↓ [Ac ]略↑ [H ]基本不变 HAc – 抗碱成分
cH PO
2 4
c HPO 2
4
0.10 ×10.0 = = 0.0909(mol L1 ) 10.0 + 1.0 0.20 ×1.0 = = 0.0182(mol L1 ) 10.0 + 1.0
0.0182 c共轭碱 8 pH = pK a + lg = lg 6.23 × 10 + lg = 6.51 c共轭酸 0.0909
下一内容
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、 缓冲溶液： 能够抵抗外来少量强酸 、强碱或稍加 (buffer solution) 稀释而保持 稀释而保持pH基本不变的溶液。 基本不变的溶液。 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 (buffer action) 抵抗作用。 抵抗作用。
控制缓冲对的总浓度。 ⒉控制缓冲对的总浓度。 c总 = 0.05～0.2 molL-1 计算所需缓冲对物质的量。 ⒊计算所需缓冲对物质的量。 4.pH值校正。 4.pH值校正。 值校正
上一内容 下一内容
配制pH = 5.00 的缓冲溶液 100 ml ,应选择哪种 例 配制 缓冲对？如何配制？ 缓冲对？如何配制？ 解：选用0.10 molL-1 HAc - 0.10 molL-1 NaAc 选用 设需HAcχml，则NaAc为（100 -χ）ml ， 设需 为 ）
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)
[课件]第3章电解质3缓冲溶液(2节)PPT
![[课件]第3章电解质3缓冲溶液(2节)PPT](https://img.taocdn.com/s3/m/9dfc571343323968011c9228.png)
（3）加入 10 mL 0.10 mol· L-1 NaOH 溶液后， HAc 和 Ac- 的浓度分别为： c(HAc)=0.082mol/L， c(Ac-)=0.19mol/L HAc 和 Ac- 的浓度都较大，缓冲溶液的 pH 为：
c ( Ac ) pH pK lg a c (HAc )
大量
H3O+ + Ac-
大量
向此缓冲溶液中加少量强碱时，强碱解离产生的 OH-与溶液中的 H3O+结合生成H2O，HA的解离平衡 正向移动，H3O+ 浓度也不会显著减小，pH也基本不 变。共轭酸HA 起到抵抗少量强碱的作用，称为缓冲 溶液的抗碱成分。
第三章 电解质溶液
缓冲溶液之所以具有缓冲作用，是因为溶液中 同时存在足量的共轭酸碱对，它们能够抵抗外加的 少量强酸或强碱，从而保持溶液的pH基本不变。
c (NH3) = 0.200 / 2 = 0.100 mol L-1
100 x 7 . 15 7 . 21 lg x
例题2 在 500 ml 0.200 mol /L的 NH3 H2O 中加入多 少克 NH4Cl(s)，可配成 pH = 9.30 的缓冲液 1 L？已知 NH3 的 pKb = 4.75，MNH4Cl = 53.5 g mol-1 解：设需 NH4Cl x g, 1 L缓冲液中，
1 1 0 0 m L 0 . 1 0 m o l L 3 1 c ( H A c ) 9 . 1 1 0 m o l L 1 0 0 m L 1 0 0 0 m L
1 1 0 0 m L 0 . 2 0 m o l L 2 1 c ( A c ) 1 . 8 1 0 m o l L 1 0 0 m L 1 0 0 0 m L
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pH
pK a
lg
[B ] [HB]
pH
pK a
lg
[B ] [HB]
pK a
lg
c(B- ) c(HB)
[B ]
n(B- )
pH
pK a
lg [HB]
pK a
lg
n(HB)
若用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
pH
pK a
[B ] lg
[HB]
pK a
V (B- ) lg
V (HB)
北京大学
《医用化学》
例题
计算0.10mol·L-1NH3 50mL和0.20mol·L-1 NH4Cl 30mL混合溶液的pH。K(NH3)=1.79×10-5
Ka
KW Kb
5.581010
pH
pK a
l
g
[NH 3
[NH
4
] ]
pK a
lg
n(NH3
n(NH
4
) )
pH＝9.17
北京大学
《医用化学》
北京大学
《医用化学》
第二节 缓冲溶液的pH
HB + H2O
NaB
H3O+ + B-
Na＋ ＋ B-
[H3O
]
Ka
[HB] [B ]
[B ]
[共 轭 碱] 缓冲比
pH
pK a
lg [HB ]
pK a
lg [共 轭 酸]
Henderson-Hasselbalch方程式
北京大学
《医用化学》
公式的几种变形
2. pH=4.81
3. pH=4.67
北京大学
《医用化学》
例题：
“将NH3-NH4Cl缓冲溶液稀释一倍，溶液中 的[OH- ]减少到原来的1/2”，对吗？
答：错！
北京大学
《医用化学》
思考题：
判断正误： 0.1mol·L-1HAc 与0.1mol·L-1NaAc等体积
混合配制的缓冲溶液pH = 4.75，是酸性溶 液，所以只能抗碱不能抗酸。
|dpH|和V一定，dn愈大，β愈大，缓冲能力越强
北京大学
《医用化学》
缓冲容量与缓冲溶液浓度的关系[HB] Nhomakorabea[B-]
c总＝[HB]+[B-]
dna(b)
2.303[HB][B ]
V dpH
c总
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pH改变[B而 ]改变
pH pcK总acl总g[HB]
滴加1ml 1mol ·L-1NaOH
pH=5.02
北京大学
《医用化学》
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、强碱或 稍加稀释而保持pH基本不变的溶液
缓冲作用：缓冲溶液对强酸、强碱或稀释的抵 抗作用
北京大学
《医用化学》
一、缓冲溶液的组成
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
北京大学
《医用化学》
第三节
缓冲容量和缓冲范围
一、缓冲容量
加入微小量的一元强酸 或一元强碱的物质的量
衡量缓冲能力大小的尺度
定义：单位体积缓冲溶液的pH改变1时，所需加 入一元强酸或一元强碱的物质的量
恒大于0 mol·L-1·pH-1
def dna(b)
V dpH
pH的微小改变量
dn和V一定，|dpH|愈小，β愈大，缓冲能力越强
滴加少量强酸、强碱pH几乎不变
北京大学
《医用化学》
实验小结
滴加1ml 1mol·L-1HCl
100 mL HCl pH = 5.00
pH=2.00 滴加1ml 1mol ·L-1NaOH
pH=12.00
100 mL HAc ~ NaAc pH = 5.00
滴加1ml 1mol·L-1HCl
pH=4.98
HAc – Ac-, HCN – CN-, H2CO3–HCO3-
2. 弱碱及其共轭酸组成的缓冲液 NH3 – NH4+, CH3NH2 – CH3NH3+ … 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- …
北京大学
《医用化学》
极大 =2.303
22 c总
=0.576c总
北京大学
《医用化学》
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
《医用化学》
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
北京大学
《医用化学》
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
(6) 0.02mol·L-1 NaOH
北京大学
《医用化学》
影响缓冲容量的因素
1. 强酸、强碱溶液，浓度越大，缓冲容量越大 2. 总浓度一定时，缓冲比为1:1时，缓冲容量极大 3. 缓冲比一定时，总浓度越大缓冲容量越大 4. 不同的缓冲系，c总相同，β极大相同
例题
计算：
1. 0.50mol·L-1HAc和0.50mol·L-1 NaAc混合溶液的 pH。
2. 在上述1.0L缓冲溶液中加入0.020mol固体NaOH 后， 溶液的pH。
3. 在上述1.0L缓冲溶液中加入0.020mol HCl后， 溶液的pH。 K(HAc)=1.76×10-5
1. pH=4.74
缓冲溶液由有足够浓度的一对共轭酸碱对 的两种物质组成
组成缓冲溶液的共轭酸碱对被称为缓冲系 (buffer system)或缓冲对(buffer pair)。
北京大学
《医用化学》
二、缓冲机制
HAc + H2O NaAc
H3O+ + AcNa＋ ＋ Ac-
抗酸成分：缓冲对中的共轭碱 抗碱成分：缓冲对中的共轭酸
北京大学
《医用化学》
结论：
[B ]
pH
pK a
lg [HB]
➢ 缓冲溶液的pH取决于缓冲系中弱酸的pKa， 温度对其有影响
➢ 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，pH＝pKa
➢ 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（溶液电离度和离子强 度发生较大变化），溶液pH 会发生变化。
北京大学
《医用化学》
100mL HCl pH = 5.00
北京大学
《医用化学》
滴加1ml 1mol·L-1HCl
滴加1ml 1mol·L-1NaOH
滴加少量强酸、强碱后pH变化很大
北京大学
《医用化学》
100mL 醋酸和醋酸钠溶液 pH=5.00
北京大学
《医用化学》
滴加1ml 1mol·L-1HCl 滴加1ml 1mol·L-1NaOH