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1、上一内容下一内容第三章第三章 缓冲溶液缓冲溶液上一内容下一内容 下列情况均需下列情况均需pHpH一定的缓冲溶液：一定的缓冲溶液：大多数为酶所控制的生化反应大多数为酶所控制的生化反应微生物的培养微生物的培养组织切片组织切片细胞染色细胞染色药物调剂、研制等药物调剂、研制等第三章第三章 缓冲溶液缓冲溶液上一内容下一内容第一节第一节缓冲溶液及缓冲机制缓冲溶液及缓冲机制第二节第二节缓冲溶液的缓冲溶液的pH第三节第三节缓冲容量和缓冲范围缓冲容量和缓冲范围第四节第四节缓冲溶液的配制缓冲溶液的配制第五节第五节血液中的缓冲系血液中的缓冲系BufferSolution第三章第三章 缓冲溶液缓冲溶液上一内容下一内容
2、第一节第一节 缓冲溶液及缓冲机制缓冲溶液及缓冲机制 pH=3 pH=0.091 1L L纯水中纯水中(pH=7)+ +1molL-1HCl0.1mlpH=4 pH=-3+ +1molL-1NaOH0.1mlpH=101L含含0.1molHAc和和NaAc的溶液的溶液 (pH=4.76)+1molL-1HCl10mlpH=4.67 pH=-0.09+1molL-1NaOH10mlpH=4.85缓冲溶液缓冲溶液上一内容下一内容缓缓冲冲溶溶液液：能能够够抵抵抗抗外外来来少少量量强强酸酸、强强碱碱或或稍稍加稀释而保持加稀释而保持pHpH基本不变的溶液。基本不变的溶液。一、缓冲溶液的缓冲作用和组成一、缓
3、冲溶液的缓冲作用和组成缓缓冲冲作作用用：缓缓冲冲溶溶液液对对强强酸酸、强强碱碱或或稀稀释释的的抵抗作用。抵抗作用。(buffersolution)(bufferaction)0.1molL-1 NaAcHAc常见缓冲溶液由常见缓冲溶液由足够浓度足够浓度的共轭酸碱对组成的共轭酸碱对组成上一内容下一内容一、缓冲溶液的缓冲作用和组成一、缓冲溶液的缓冲作用和组成思思考考：较较浓浓的的强强酸酸（碱碱）是是否否为为缓缓冲冲溶溶液液？是否具有缓冲作用？是否具有缓冲作用？缓冲对缓冲对( (系系) ) (bufferpair)组成缓冲溶液的组成缓冲溶液的共轭酸碱对共轭酸碱对NH3-NH4ClNaH2PO4-Na
4、2HPO4H2CO3-NaHCO3HAc-NaAcTrisH+-Tris上一内容下一内容浓度均为浓度均为0.1molL-1的的HAcNaAc缓冲体系缓冲体系NaAcNa+Ac- HAc、Ac-足够大足够大Ac-+H+HAc,平衡左移平衡左移HAc+H2OH3O+Ac-二、缓冲机制二、缓冲机制加少量酸：加少量酸：(H+)HAc略略加少量碱：加少量碱：(OH-)HAc+OH-Ac-+H2O,平衡右移平衡右移1.2.HAc抗碱成分抗碱成分NaAc抗酸成分抗酸成分Ac-略略 H+基本不变基本不变HAc略略Ac-略略 H+基本不变基本不变上一内容下一内容第二节第二节 缓冲溶液的缓冲溶液的pHpH一、缓冲
5、溶液一、缓冲溶液pH的计算公式的计算公式缓冲公式缓冲公式缓冲体系缓冲体系HBNaB：NaBNa+B-HB+H2OH3O+B-Ka=H+ B-HBpH= pKa+ lgB-=共轭酸共轭酸pKa+ lg共轭碱共轭碱Henderson-Hasselbalch方程式方程式缓冲比缓冲比HB上一内容下一内容缓冲公式缓冲公式HBpH= pKa+ lgB-B-=c(B_)+c(HB)HB=c(HB)-c(HB) c c B_ c HB( (配制前浓度配制前浓度相同相同V B-、VHB为混合前体积为混合前体积) )HB+H2OH3O+B-NaBNa+B-解离的浓度用解离的浓度用c(HB)表示表示( (同一溶液同
6、一溶液V 相同相同) )上一内容下一内容缓冲公式缓冲公式c HBpH= pKa+ lgc B-说明：说明：1.1.pH取决于缓冲系中取决于缓冲系中弱酸的弱酸的Ka值，受温度影响值，受温度影响。 NH3-NH4+，H2PO4-HPO42-，2.2.pH与缓冲比有关与缓冲比有关。缓冲比缓冲比=1时，时，pH=pKa。3.3.稀释时稀释时c B-,c HB同等降低同等降低,pH基本不变基本不变。NH4+的的pKa(不是的不是的NH3的的pKb)H3PO4的的pKa2上一内容下一内容例例例例1:1:由由由由 0.20molL0.20molL-1-1 HAcHAc ( (pKapKa=4.76)=4.7
7、6)溶液和溶液和溶液和溶液和0.20molL0.20molL-1-1NaAcNaAc溶液，溶液，溶液，溶液，等体积混合成等体积混合成等体积混合成等体积混合成1.0L1.0L缓冲溶液，求缓冲溶液，求缓冲溶液，求缓冲溶液，求: :（1 1）该）该）该）该溶液的溶液的溶液的溶液的 pHpH值；（值；（值；（值；（2 2）在该）在该）在该）在该溶液中加入溶液中加入溶液中加入溶液中加入0.010mol0.010molHClHCl或或或或0.010mol0.010molNaOHNaOH后，缓冲溶液的后，缓冲溶液的后，缓冲溶液的后，缓冲溶液的pHpH值改值改值改值改变多少单位（不考虑体积变化）？变多少单位（
8、不考虑体积变化）？变多少单位（不考虑体积变化）？变多少单位（不考虑体积变化）？解：解：=4.76+lg1=4.76+c(HAc)pH= pKalgc(Ac-)(2)加加0.010molHCl后：后：(1)c(HAc)=0.20/2=0.10molL-1 c(Ac-)=0.20/2=0.10molL-1c(HAc)=（0.101.0+0.010）/1.0=0.11molL-1c(Ac-)=（0.101.0-0.010）/1.0=0.09molL-1+0.11pH= 4.76lg0.09=4.67pH=-0.09pH=-0.09上一内容下一内容例例例例1:1:由由由由 0.20molL0.20mo
9、lL-1-1 HAcHAc ( (pKapKa=4.76)=4.76)溶液和溶液和溶液和溶液和0.20molL0.20molL-1-1NaAcNaAc溶液，溶液，溶液，溶液，等体积混合成等体积混合成等体积混合成等体积混合成1.0L1.0L缓冲溶液，求缓冲溶液，求缓冲溶液，求缓冲溶液，求: :（1 1）该）该）该）该溶液的溶液的溶液的溶液的 pHpH值；（值；（值；（值；（2 2）在该）在该）在该）在该溶液中加入溶液中加入溶液中加入溶液中加入0.010mol0.010molHClHCl或或或或0.010mol0.010molNaOHNaOH后，缓冲溶液的后，缓冲溶液的后，缓冲溶液的后，缓冲溶液的
10、pHpH值改值改值改值改变多少单位（不考虑体积变化）？变多少单位（不考虑体积变化）？变多少单位（不考虑体积变化）？变多少单位（不考虑体积变化）？解：解：(3)加加0.010molNaOH后：后：n(HAc)= 0.101.0- -0.010=0.09(mol)n(Ac-)=0.101.0+0.010=0.11(mol)+0.09pH= 4.76lg0.11=4.85pH=0.09上一内容下一内容第三节第三节 缓冲容量和缓冲范围缓冲容量和缓冲范围一、缓冲容量一、缓冲容量(buffer capacity)dna(b):缓冲溶液中加入微小量的一元强缓冲溶液中加入微小量的一元强酸酸(碱碱)物质的量；物
11、质的量；|dpH|:为缓冲溶液为缓冲溶液pH值的微小改变量。值的微小改变量。意义：衡量缓冲能力大小的尺度。意义：衡量缓冲能力大小的尺度。定义：单位体积缓冲溶液的定义：单位体积缓冲溶液的pH值改变值改变1( pH=1)时，所需加入一元强酸时，所需加入一元强酸(碱碱)的物质的量。的物质的量。 常用缓冲溶液的常用缓冲溶液的的范围一般在的范围一般在0.01-0.30molL0.01-0.30molL- -1 1pHpH-1-1越大，缓冲能力越强越大，缓冲能力越强（不作要求）（不作要求）上一内容下一内容缓冲容量缓冲容量影响影响的因素的因素缓冲比一定时缓冲比一定时, ,c c总总越大越大, ,越大越大；二
12、、缓冲范围：二、缓冲范围：1.总浓度总浓度2.缓冲比缓冲比B-HB(pKa1pHpKa1)pHpKa1缓冲比缓冲比1缓冲作用的有效区间缓冲作用的有效区间稀释时，稀释时，c c总总， 。c总总=B-+HBc(B-)+c(HB) =2.303B-HB/c总总c c总总一定时，缓冲比一定时，缓冲比= 1= 1， pH=pKa, , 缓冲能力最强缓冲能力最强 缓冲比缓冲比1，pHpKa,上一内容下一内容第四节第四节 缓冲溶液的配制缓冲溶液的配制 一、一、 配制方法配制方法 选择缓冲系选择缓冲系4.pH4.pH值校正值校正。计算所需缓冲对物质的量。计算所需缓冲对物质的量。控制缓冲对的总浓度。控制缓冲对的
13、总浓度。使所配缓冲溶液使所配缓冲溶液pHpH( (p pK Ka a1)1)，且，且p pK Ka a。 缓冲系物质稳定、无毒，不能与溶液发生反应。缓冲系物质稳定、无毒，不能与溶液发生反应。 pH=5.00 c总总 = = 0.050.2molL-1HAc-NaAc上一内容下一内容例例2 2 配制配制pH=5.00的缓冲溶液的缓冲溶液100ml, ,总浓度为总浓度为0.1 0.1 molL-1，应选择哪种缓冲对？如何配制？应选择哪种缓冲对？如何配制？解：解：选用选用0.10molL-1HAc-0.10molL-1NaAc设需设需HAcml，则，则NaAc为（为（100-）mlVHAc=36ml
14、pHpH=4.76+xlg100-xVNaAc=100-64(ml)上一内容下一内容例例3 3 在在浓浓度度为为0.05molL-1的的Tris（三三羟羟甲甲基基氨氨基基甲甲烷烷）溶溶液液50ml中中，加加入入浓浓度度为为0.05molL-1的的HCl溶溶液液多多少少ml，用用水水稀稀释释到到100ml后溶液的后溶液的pH值为值为7.40？已知？已知TrisH+的的pKa=8.08解：设需加入解：设需加入HCl溶液溶液xml反应后反应后n(mmol)0.05(50-x)0.05xx =42.7mlTris+H+TrisH+起始起始n(mmol)0.05500.05x上一内容下一内容用用0.10
15、molL-1HAc和固体和固体NaOH配制缓冲溶配制缓冲溶液液,其总浓度是多少其总浓度是多少?(不考虑体积不考虑体积V变化变化)HAc+OH-Ac-+H2O反应后反应后n(mol)0.1V-xx起始起始n(mol)0.1Vx设设NaOH的物质的量为的物质的量为xmol=0.1(molL-1)V0.1V -x+xVc总总 = =上一内容下一内容第五节第五节 血液中的缓冲系血液中的缓冲系一、一、血液的主要缓冲体系是血液的主要缓冲体系是 H2CO3-HCO3-正常人血浆的正常人血浆的pH值约为值约为7.357.45H2O+CO2H2CO3H+HCO3-pKa=6.10其中抗酸成分为其中抗酸成分为HCO3-(碱储碱储)、抗碱成分为抗碱成分为H2CO3。(18/122/1)酸中毒酸中毒碱中毒碱中毒上一内容下一内容抗酸成分抗碱成分CO2+H2OB-共轭酸共轭碱H2CO3H+ + HCO3-H+第五节第五节血液中的缓冲系血液中的缓冲系
