基础化学缓冲溶液讲

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1、第四章缓冲溶液BufferSolution内容提要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③缓冲范围内容提要4.缓冲溶液的配制①常用缓冲溶液的配制方法②标准缓冲溶液5.血液中的缓冲系教学基本要求掌握缓冲溶液的概念、组成和作用机制。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

2、及有关计算。熟悉配制缓冲溶液的原则、方法和步骤。了解医学上常用缓冲溶液配方和标准缓冲溶液的组成。熟悉血液中的主要缓冲系及其在稳定血液pH过程中的作用。第一节缓冲溶液及缓冲机制实验样品1：0.10mol·L-1NaCl溶液样品2：含HAc和NaAc均为0.10mol·L-1的混合溶液操作：滴加强酸HCl至c(HCl)=0.010mol·L-1观察现象：pH的变化第一节缓冲溶液及缓冲机制0.10mol·L-1NaCl溶液NaCl溶液中加入HCl到0.010mol·L-1，溶液的pH由7变为2，改变了5个pH单

3、位。第一节缓冲溶液及缓冲机制0.10mol·L-1HAc—0.10mol·L-1NaAc溶液0.10mol·L-1HAc—0.10mol·L-1NaAc溶液溶液中加入HCl到0.010mol·L-1，溶液的pH由4.75变为4.74，改变仅0.01pH单位。第一节缓冲溶液及缓冲机制结论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。第一节缓冲溶液及缓冲机制一、缓冲溶液及其作用机制缓冲溶液（buffersolution）能够抵抗少量外来强酸、强碱，或在有限量稀释时，保持其pH基本

4、不变的溶液。缓冲作用（bufferaction）缓冲溶液对强酸、强碱或稀释的抵抗作用。第一节缓冲溶液及缓冲机制3缓冲作用机制：以HAc—Ac-体系为例当加入少量强酸时，增加的H3O+与Ac-作用，质子转移平衡左移，溶液的pH保持基本不变。当加入少量强碱时，加入的OH-与H3O+结合，质子转移平衡右移，补充消耗掉的H3O+离子，而溶液的pH保持基本不变。第一节缓冲溶液及缓冲机制用质子转移平衡式表示加少量强酸：H3O++Ac-HAc+H2O(大量)加少量强碱：H3O++OH-2H2OHAc+H2OAc-+H3

5、O++(大量)HAc+OH-Ac-+H2O抗碱成分抗酸成分HAcAc-H3O+OH-HAcAc-示意图：第一节缓冲溶液及缓冲机制Ac-HAc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，分别抵抗的只是外来的少量强酸、强碱。②通过共轭酸碱对的质子转移平衡的移动，使溶液中H+离子或OH-离子浓度无明显的变化，因此具有缓冲作用。第一节缓冲溶液及缓冲机制二、缓冲溶液的组成一般由具有足够浓度和适当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。组成缓冲溶液的共轭

6、酸碱对的两种物质合称为缓冲系(buffersystem)或缓冲对(bufferpair)。共轭酸共轭碱HAcNH4ClH2PO4-NaAcNH3·H2OHPO42-抗酸成分缓冲系抗碱成分组成示意图第一节缓冲溶液及缓冲机制第一节缓冲溶液及缓冲机制常见的缓冲系第二节缓冲溶液pH的计算一、缓冲溶液pH的近似计算公式1.基本公式Henderson—Hasselbalch方程式弱酸(HB)及其共轭碱(B-)组成的缓冲溶液中HB+H2OH3O++B-pH＝pKa+lg＝pKa+lg第二节缓冲溶液pH的计算2.Hend

7、erson—Hasselbalch方程式的应用由于缓冲溶液中存在同离子效应，[B-]≈c(B-)，[HB]≈c(HB)所以第二节缓冲溶液pH的计算由于c=n/V，所以第二节缓冲溶液pH的计算根据n=cV，若取储备液c(B-)=c(HB)第二节缓冲溶液pH的计算3.缓冲溶液pH计算公式的意义缓冲溶液的pH主要取决于Ka。温度对Ka有影响。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。缓冲溶液稀释时，B-]/[HB]比值基本不变，pH基本不变。上述公式只适用于

8、缓冲溶液pH的近似计算。第二节缓冲溶液pH的计算例在500mL0.200mol·L-1NH3溶液中，加入4.78gNH4Cl固体，配制1L缓冲溶液，求此缓冲溶液的pH。解查表4-1，NH3·H2O的pKb=4.75，则的pKa=14.00-4.75=9.25c(NH3)=0.200mol·L-1/2=0.100mol·L-1pH=pKa第二节缓冲溶液pH的计算例柠檬酸(缩写H3Cit)及其盐是一种供细菌培养的常用缓冲体系，用0