第四章 缓 冲 溶 液

说明：
1、总浓度的 影响：对同一 缓冲系，缓冲 比一定时，总 浓度越大，缓 冲容量越大。
2、缓冲比的影响：对同一缓冲系， 总浓度一定时，缓冲比越趋近于1， 缓冲容量越大；缓冲比等于1时，缓 冲容量最大。
11 β最大 2.303 1 1 1 1 c总 0.576c总
三、有效缓冲范围 （buffer effective range）
4、温度对缓冲溶液的pH有影响。
例：在500mL0.200 mol·L1NH3·H2O中，加入4.78gNH4Cl固 体，配制1升缓冲溶液，求此缓冲溶 液的pH。
已知： NH3·H2O的 pKb=4.75
§4-3 缓冲容量和缓冲范围
一、缓冲容量(buffer capacity)的定义
dnab
V dpH
缓冲容量表现了单位体积缓冲溶 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。
二、影响缓冲容量的因素：
2.303
[HB] [HB] [B
-
]
[B [HB]
] [B
-
]
Baidu Nhomakorabea
（[HB]
[B- ]）
其中 [B - ] 为缓冲比
[HB] [HB] +[B-]=c总（总浓度）
说明：缓冲容量取决于缓冲系的总浓 度和缓冲比。
一般认为,缓冲比在1/10~10/1范围内, 缓冲溶液才能有效发挥缓冲作用.
pH=pKa-1 ~ pKa+1
（1）HCl （2）0.1 mol·L-1 HAc+NaOH （3）0.2 mol·L-1 HAc+NaOH（4）0.05 mol·L-1 KH2PO4+NaOH （5）0.05 mol·L-1 H2BO3+NaOH（6）NaOH
HB + H2O
B- +
平H衡3O时+ Ka [B ][H3O]
[HB]
[H3O]
Ka
[HB] [B ]
lg[H
3
O]
lgka lg [B ]
[HB] [B ]
pH pka lg
[HB]
其中[HB]≈C（HB），[B-]≈C（B-）
pH pka lg C(B ) C(HB)
pH pka lg n(B )/V pka lg n(B )
anti-base compone
nt
H+ + HCO3-
大量
conjugate base
anti-acid compone
nt
2、以下情形均需要一定pH值的缓 冲溶液：
大多数为酶所控制的生化反应 微生物的培养 组织切片 细胞染色 药物调剂、研制等
第二节 缓冲溶液pH的计算
一、缓冲溶液pH的近似计算公式
第四章 缓 冲 溶 液 (Buffer Solution)
第一节 缓冲溶液及缓冲机制
缓冲溶液（buffer solution）
能够抵抗少量外来强酸、强碱而保 持溶液pH基本不变的溶液，称为缓 冲溶液。
缓冲作用（buffer action）
缓冲溶液对强酸、强碱或稀释的抵抗 作用称为缓冲作用。
一、缓冲机制
缓 冲 溶 液
1、体液中存在多种生理缓冲系， 使体液的pH值保持基本稳定。 如：血液中存在多种缓冲系
在 医 学
H2CO3 —— HCO3H2PO4- —— HPO42-
上 血浆蛋白——血浆蛋白盐
的 HHb(血红蛋白) ——KHb(血
意 义
红蛋白盐)
CO2(溶解) + H2O
H2CO3
大量
conjugate acid
第四节 缓冲溶液的配制
一、缓冲溶液的配制原则：
1、选择合适的缓冲系：使所选缓冲 系中共轭酸的pka与所配缓冲溶液的 pH值尽量接近。
2、保证有足够的总浓度： 0.05 ~ 0.20 mol ·L-1。 3、用Henderson-Hasselbalch方 程式计算所需缓冲系的量。4、校正。
二、缓冲溶液的配制方法：
共轭酸→抗碱成分 缓冲系
共轭碱→抗酸成分
常用缓冲系
HB + H2O H3O+
（conjugate acid ）
base)
NH4Cl H3PO4 NaH2PO4 Na2HPO4 H2CO3 NaHCO3 H3BO3
—— —— —— —— —— —— ——
B- +
(conjugate
NH3 NaH2PO4 Na2HPO4 Na3PO4 NaHCO3 Na2CO3 NaH2BO3
1、选用相同浓度的共轭酸和共轭 碱直接混合而得：
pH=pKa+lgV（共轭碱）/V（共轭酸)
2、在一定量的弱酸溶液中加入适 量的强碱，利用剩余的弱酸和反应 生成的弱酸强碱盐构成缓冲对。
三、计算示例
例1：相同浓度的H3PO4和NaOH溶 液按2 ：3的体积比混合后，形成的 缓冲对为 H2PO4-—HPO42- ，该缓 冲对可配制pH从6.21 到8.21 的缓 冲溶液，其中的抗酸成分HPO42是计算该缓冲溶H- ，液2pP抗HpOH碱4p的K成公a2分式是lg为CC((HHP2POO442))，
H3O+ + Ac-
+ 大量
OH-
2H2O
缓冲作用是在有足量的抗酸成分和 抗碱成分存在的缓冲体系中，通过 共轭酸碱对之间的质子转移平衡移 动来实现的。
HB + H2O
conjugat e acid
B- + H3O+
conjugat e base
二、缓冲溶液的组成
缓冲溶液是由具有足够浓度、适 当比例的共轭酸碱对组成的：
例2 用某二元弱酸H2B配制pH=6.00 的缓冲溶液，问应在450ml c(H2B)= 0.100mol·L-1的溶液中,加入c(NaOH) =0.100mol·L-1的溶液多少毫升？ （ 已 知 H2B 的 pka1=1.52 ， pka2=6.30 ，设溶液的体积是可以加和的）
n(HB)/V
n(HB)
讨论
1、pka是共轭酸的解离平衡常数的负对 数； C(B-)是缓冲溶液中共轭碱的浓度； C(HB)是缓冲溶液中共轭酸的浓度。
2、公式说明：缓冲溶液的pH值主要决 定于共轭酸的pka；其次决定于C(B-) / C(HB) (缓冲比)
3、缓冲溶液在一定范围内具有抗稀释 的性能。
同
HAc + H2O
H3O+ + Ac-
离 子
NaAc →
Na+
+ Ac-
效 应
HAc + H2O
大量
H3O+ + Ac-
大量
共轭碱 (conjugate
抗b酸as成e)分 (anti-acid
HAc + H2O
大量
共轭酸 （conjugate acid）
抗碱成分 (anti-base component)