医学基础化学—缓冲溶液

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2010-12-5
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） ）加入少量强碱（ 当向混合溶液中加入强碱时，溶液中的OH 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 度增加， 反应生成H 从而使H 使平衡向右移动，促使HAc离解生成H HAc离解生成 少 ，使平衡向右移动，促使HAc离解生成H3O+ 。与 反应所消耗的H HAc离解生成 离解生成H 来补充， 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， 的浓度略有降低， 达到新的平衡时，HAc 的浓度略有降低， Ac- 离 浓度几乎没有降低， 子的浓度略有升高， 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 所以溶液的pH 值基本保持不变。 叫做抗碱成 分。
（2） NH 4Cl – NH 3缓冲系 ） [NH 3] [共轭碱] 共轭碱 -] = K -------- = K [OH b b -------+] [NH 4 [共轭酸 共轭酸] 共轭酸
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2010-12-5
缓冲溶液的pH 值The pH of Buffer Solution
HA的浓度为 的浓度为c(HA) (或称起始浓度,配制浓度)， 或称起始浓度,配制浓度) 的浓度为 NaA的浓度为 的浓度为c(NaA)；HA解离部分的浓度为 解离部分的浓度为 的浓度为 ； 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： 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） （共轭碱） pH ≈ p K a + log ------------c（共轭酸） （
（Composition and Type of buffer solution） ）
对于其它类型的缓冲溶液与HAc 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， 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： 在溶液中都存在着如下的质子转移平衡： A
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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） 缓冲物质是由一种共轭酸（质子给予体）和相应的共轭碱 共轭酸 （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 质子接受体）组成的混合物， 平衡： 平衡： A
[HA] [A-] pH = p K a - log -------- = p K a + log-------[A-] [HA] [base] pH = p K a + log --------[acid]
这就是亨德森这就是亨德森- 哈塞尔巴赫方程式
（Henderson-Hasselbalch equation） ）
Z=+1, A+-B0
（ 3）多元酸的酸式盐及其它的次级盐组成的缓冲系 [Polyprotic 多元酸的酸式盐及其它的次级盐组成的缓冲系 NaHCO3- Na2CO3 ； NaH2PO4-Na2HPO4Z=-1, A--B2
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缓冲溶液的pH (The pH of Buffer Solution) The 第二节 缓冲溶液的 【内容提要】 内容提要】 一、缓冲溶液pH的计算公式 缓冲溶液 的计算公式 二、缓冲溶液pH的计算 缓冲溶液 的计算
HAc-NaAc, H2CO3-NaHCO3
its conjugate base (salt)]
Z=0, A0-B-
（ 2）弱减及其它的共轭酸（盐）组成的缓冲系 [Weak base and 弱减及其它的共轭酸（ NH3·H2O-NH4Cl， ph-+ NH3 -- ph–NH2
acid salt and its conjugate]
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第一节 缓冲溶液及缓冲作用原理
实验2 实验2： mol·L 在 1 L 含 HAc 和 NaAc 均 为 0 . 1 mol L-1 溶 液 中 加 入 01mol的强酸(HCl)，溶液的pH mol的强酸 pH由 75下降到 66， 下降到4 0 . 01 mol的强酸( HCl)， 溶液的pH由 4. 75下降到4. 66， 仅改变了0 09个pH单位 单位； 仅改变了0.09个pH单位； 若改加入0 01mol 强碱(NaOH)， 溶液的pH mol强碱 pH由 若改加入 0 . 01 mol 强碱 ( NaOH)， 溶液的 pH 由 4 . 75 上升到4.84，也仅改变了0.09个pH单位； 上升到4 84，也仅改变了0 09个pH单位； 单位 此混合溶液pH 改变很小。 如用水稍加稀释时， pH改变很小 此混合溶液 pH 改变很小 。 如用水稍加稀释时 ， 亦 有类似现象， HAc-NaAc溶液pH保持基本不变 溶液pH保持基本不变。 有类似现象，即HAc-NaAc溶液pH保持基本不变。 结论： HAc-NaAc混合溶液具有抵抗外加少量强酸 混合溶液具有抵抗外加少量强酸、 结论： HAc-NaAc混合溶液具有抵抗外加少量强酸、强碱 或稍加稀释而保持溶液的pH基本不变的能力。 或稍加稀释而保持溶液的pH基本不变的能力。 pH基本不变的能力
H+ (aq) + A- (aq)
[H+][A-] K a = -------------[HA] [H+] [HA] = Ka -------[A-]
[HA] -log [H+] = -log Ka - log------[A-]
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3.2 缓冲溶液的pH 值The pH of Buffer Solution
*
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3.2 缓冲溶液的pH 值The pH of Buffer Solution
• 对于具体的缓冲系： 对于具体的缓冲系： （1）HAc – NaAc缓冲系 ） 缓冲系 [H+]
[HA] [共轭酸 共轭酸] 共轭酸 = Ka -------- = Ka -------[A-] [共轭碱 共轭碱] 共轭碱
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3.2 缓冲溶液的pH 值The pH of Buffer Solution
缓冲溶液pH 1、缓冲溶液pH 值的计算公式 亨德森- 哈塞尔巴赫方程式） （亨德森- 哈塞尔巴赫方程式）
（Henderson Hasselbalch equation） ）
HA (aq)
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第一节 缓冲溶液及缓冲作用原理
（3）稀释（Dilution） ） ） 当缓冲溶液稀释时， 离子的浓度改变不大， 当缓冲溶液稀释时， H3O+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。 其原因是稀释了共轭酸和共轭碱相同的倍数。 3、缓冲系类型 、
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+ H2O
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B
+ HO3+
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第一节 缓冲溶液及缓冲作用原理
抗酸时，消耗共轭碱，平衡向左移动， 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， 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。 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， 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。 称为抗碱成分， 称为抗酸成 ，就具有缓冲作用。A 称为抗碱成分， B 称为抗酸成 抗碱成分 system） 分，这两种成分合称缓冲系（buffer system）或缓冲 这两种成分合称缓冲系（ pair）。 对（buffer pair）。
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第一节 缓冲溶液及缓冲作用原理
【内容提要】 内容提要】 一、缓冲溶液的缓冲作用和组成 二、缓冲类型
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第一节 缓冲溶液及缓冲作用原理
实验1 纯水的pH=7.00, 实验1：25 oC 时，纯水的 纯水溶液中加入 的强酸( 在1L纯水溶液中加入 纯水溶液中加入0.01 mol的强酸(HCl) 的强酸 ) 强碱(NaOH)，溶液的 发生了显著 或0.01mol强碱 强碱 ，溶液的pH发生了显著 变化，改变了5个 单位 单位。 变化，改变了 个pH单位。 结论： 纯水易受外加少量强酸或强碱的影响， 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。* 发生显著变化。 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 保持基本不变的能力。 溶液的 保持基本不变的能力。*
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第一节 缓冲溶液及缓冲作用原理
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。 够浓度的共轭酸碱对的两种物质组成。
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第一节 缓冲溶液及缓冲作用原理
1、缓冲溶液的概念（Concept
of Buffer Solution)
能抵抗少量强酸、强碱和水的稀释而保持体 系的PH值基本不变的溶液称缓冲溶液（ 系的PH值基本不变的溶液称缓冲溶液（Buffer Solution）。 。 缓冲溶液对强酸、强碱或稀释的抵抗作用 叫做缓冲作用（ 叫做缓冲作用（ Buffer action ）.
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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） ） （1）弱酸及其它的共轭碱（盐）组成的缓冲系 [ Weak acid and its 弱酸及其它的共轭碱（
conjugate base (salt)]
第三章 缓冲溶液
Chapter Three
Buffer Solution
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第三章 缓冲溶液（Buffer Solution） Buffer 主要内容
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 缓冲溶液在医学上的应用
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例：
+ H2O HAc
B
+ H+
little
wk.baidu.com
large
H+ + Ac-
NaAc =
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Na+
+ Ac-
large
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第一节 缓冲溶液及缓冲作用原理
（1）加入少量强酸 Adding a small amount of acid） ）加入少量强酸（ 当向混合溶液中加入强酸时，溶液中的H 当向混合溶液中加入强酸时，溶液中的H3O+浓 能接受H 的质子，转变成HAc 度增加，但Ac-能接受H3O+ 的质子，转变成HAc ， 度增加， 使平衡向左移动。由于加入的强酸量比较少， 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 反应，达到新的平衡时， 量的Ac- 仅少部分与H3O+ 反应，达到新的平衡时， 的离子略有降低， Ac- 的离子略有降低，HAc 分子的浓度略有升 浓度几乎没有升高，所以溶液的pH 高，而 H+ 浓度几乎没有升高，所以溶液的pH 叫做抗酸成分。 值基本保持不变。 Ac-叫做抗酸成分。 值基本保持不变。 抗酸成分