第4章 緩沖溶液

1、Buffer Solution 許多化學(xué)反應(yīng)，特別是生物體內(nèi)的反應(yīng)，只有在許多化學(xué)反應(yīng)，特別是生物體內(nèi)的反應(yīng)，只有在一定一定pH值的條件下才能正常進行。值的條件下才能正常進行。 如配位滴定測水總硬度終點變色與如配位滴定測水總硬度終點變色與pH值控制有關(guān)，值控制有關(guān)，酶的活性酶的活性pH稍稍偏離，則大為降低甚至喪失。稍稍偏離，則大為降低甚至喪失。 人的體液人的體液pH若超出正常若超出正常pH范圍，則會生病或死亡。范圍，則會生病或死亡。 因此，維持溶液和體液的因此，維持溶液和體液的pH值基本不變，在值基本不變，在化學(xué)和醫(yī)學(xué)上都意義重大。化學(xué)和醫(yī)學(xué)上都意義重大。體體 液液pH 體體 液液pH血清血清

2、7.357.45大腸液大腸液8.38.4成人胃液成人胃液0.91.5乳汁乳汁6.06.9嬰兒胃液嬰兒胃液5.0淚水淚水7.4唾液唾液6.356.85尿液尿液4.87.5胰液胰液7.58.0腦脊液腦脊液7.357.45小腸液小腸液7.6人體各種體液的人體各種體液的pH(一一) 緩沖作用和組成緩沖作用和組成 有許多因素都能使純有許多因素都能使純水和一般溶液的水和一般溶液的 pH 值發(fā)值發(fā)生變化。但某些溶液生變化。但某些溶液0.10 molL-1 NaCl溶液溶液1L NaCl溶液中加入溶液中加入HCl (NaOH)到到0.010 molL-1， 溶液的溶液的pH由由7變?yōu)樽優(yōu)?(12)，改變了改變

3、了5個個pH單位。單位。結(jié)論：結(jié)論： NaCl溶液易受外加少量強酸或強堿的影溶液易受外加少量強酸或強堿的影 響，響，pH發(fā)生顯著變化。發(fā)生顯著變化。* 不具有抵抗外加少量強酸或強堿而使溶液的不具有抵抗外加少量強酸或強堿而使溶液的pH保保持基本不變的能力。持基本不變的能力。*0.10 molL-1 HAc 0.10 molL-1 NaAc溶液溶液1L 0.10 molL-1 HAc 0.10 molL-1 NaAc溶液中加入溶液中加入HCl和和NaOH到到0.010 mol，溶液的溶液的pH由由4.75下降下降到到4.66或上升到或上升到4.84，改變僅改變僅0.09。結(jié)論：結(jié)論： HAc-Na

4、Ac混合溶液具有抵抗外加少量強酸、混合溶液具有抵抗外加少量強酸、強堿或稍加稀釋而保持溶液的強堿或稍加稀釋而保持溶液的pH值基本不變的能力。值基本不變的能力。 此混合溶液此混合溶液pH改變很小。如用水稍加稀釋時，改變很小。如用水稍加稀釋時，亦有類似現(xiàn)象，即亦有類似現(xiàn)象，即HAc-NaAc溶液溶液pH保持基本不變。保持基本不變。 這種能抵抗外來少量強酸、強堿或稍加稀釋，而保這種能抵抗外來少量強酸、強堿或稍加稀釋，而保持其持其 pH值基本不變的溶液稱為值基本不變的溶液稱為緩沖溶液緩沖溶液。其抵抗作其抵抗作用稱為用稱為緩沖作用緩沖作用。緩沖溶液在化學(xué)反應(yīng)和生物化學(xué)系統(tǒng)中占有重要地位。緩沖溶液在化學(xué)反應(yīng)

5、和生物化學(xué)系統(tǒng)中占有重要地位。思考思考：按酸堿質(zhì)子理論，什么樣的溶液具有這種作用呢？按酸堿質(zhì)子理論，什么樣的溶液具有這種作用呢？1、較濃的強酸或強堿較濃的強酸或強堿 （不實用）（不實用）2、濃度足夠濃度足夠的共軛酸堿對的兩種物質(zhì)，合稱為緩沖的共軛酸堿對的兩種物質(zhì)，合稱為緩沖 系或緩沖對系或緩沖對。 注意：注意：HAc溶液中存在溶液中存在HAc和和Ac-，但不是緩沖溶液！，但不是緩沖溶液！弱酸弱酸(過量過量)+ 強堿：強堿：HAc(過量過量)+NaOH強酸強酸+弱堿弱堿(過量過量)：HCl+NaAc(過量過量) 實際上，形成的仍然是共軛酸堿對的兩種物質(zhì)。實際上，形成的仍然是共軛酸堿對的兩種物質(zhì)。

6、 在實際應(yīng)用中，往往采用在實際應(yīng)用中，往往采用酸堿反應(yīng)的生成物與剩酸堿反應(yīng)的生成物與剩余的反應(yīng)物余的反應(yīng)物組成緩沖溶液，如組成緩沖溶液，如:緩沖溶液的組成緩沖溶液的組成質(zhì)子轉(zhuǎn)移平衡HAc+H2O Ac-+H3O+H2CO3+ H2O HCO3-+H3O+H3PO4+H2O H2PO4-+H3O+TrisH+H2O Tris+H3O+H2C8H4O4+H2O HC8H4O4-+H3O+NH4+H2O NH3+H3O+CH3NH3+H2O CH3NH2+H3O+H2PO4-+H2O HPO42-+H3O+HPO42-+H2O PO43-+H3O+緩沖系HAc-NaAcH2CO3-NaHCO3H3P

7、O4-NaH2PO4TrisHCl -TrisH2C8H4O4- KHC8H4O4NH4Cl - NH3CH3NH3+Cl - CH3NH2NaH2PO4- Na2HPO4Na2HPO4- Na3PO4質(zhì)子轉(zhuǎn)移平衡HAc+H2O Ac-+H3O+H2CO3+ H2O HCO3-+H3O+H3PO4+H2O H2PO4-+H3O+TrisH+H2O Tris+H3O+H2C8H4O4+H2O HC8H4O4-+H3O+NH4+H2O NH3+H3O+CH3NH3+H2O CH3NH2+H3O+H2PO4-+H2O HPO42-+H3O+HPO42-+H2O PO43-+H3O+緩沖系HAc-Na

8、AcH2CO3-NaHCO3H3PO4-NaH2PO4TrisHCl -TrisH2C8H4O4- KHC8H4O4NH4Cl - NH3CH3NH3+Cl - CH3NH2NaH2PO4- Na2HPO4Na2HPO4- Na3PO4 一些常見的緩沖系列在表一些常見的緩沖系列在表4-1中中(P56)* *A. 0.2 molL-1Na2CO3溶液和溶液和0.2 molL-1NaHCO3溶溶液液 B. 0.1mol L-1H3PO4溶液和溶液和0.3mol L-1 NaOH溶液溶液 C. 0.2mol L-1H3PO4溶液和溶液和0.1mol L-1 NaOH溶液溶液D. 0.2 mol L-

9、1NH3溶液和溶液和0.1mol L-1HCl溶液溶液E. 0.2 mol L-1NH3溶液和溶液和0.25mol L-1HCl溶液溶液練習(xí)：練習(xí)：將下列各組溶液等體積混合后，不屬于緩沖將下列各組溶液等體積混合后，不屬于緩沖溶液的是溶液的是（ ）。）。BE以以HAcNaAc為例來說明緩沖溶液的作用機制為例來說明緩沖溶液的作用機制HAc + H2O H3O+ + AcNaAcNa+ + AcHAc本身為弱電解質(zhì)，又由于本身為弱電解質(zhì)，又由于Ac同離子效應(yīng)的影同離子效應(yīng)的影響，故幾乎全部以分子的形式存在。響，故幾乎全部以分子的形式存在。在此混合體系中：在此混合體系中：Na+ 、HAc、Ac的濃度較

10、大，其的濃度較大，其中中HAc-Ac為共軛酸堿對。為共軛酸堿對。HAc + H2O H3O+ + AcH+ +平衡左移平衡左移+OHH2O平衡右移平衡右移抗酸成分抗酸成分抗堿成分抗堿成分anti-acid mechanismanti-base mechanism小結(jié)：小結(jié)： 緩沖作用是在有足量抗酸成分和抗堿成分共存的緩緩沖作用是在有足量抗酸成分和抗堿成分共存的緩沖溶液體系中，通過共軛酸堿對的質(zhì)子轉(zhuǎn)移平衡移動沖溶液體系中，通過共軛酸堿對的質(zhì)子轉(zhuǎn)移平衡移動來實現(xiàn)的。來實現(xiàn)的。 當溶液稀釋時，當溶液稀釋時，H3O+和和Ac-離子濃度同時降低，離子濃度同時降低，同同離子效應(yīng)離子效應(yīng)減弱，使減弱，使HA

11、c解離度解離度增大，增大，HAc進一步解離進一步解離產(chǎn)生的產(chǎn)生的H+可使溶液的可使溶液的pH保持基本不變。保持基本不變。（一）（一） 緩沖溶液緩沖溶液pH的近似計算公式的近似計算公式(重點重點)以以HAc-NaAc組成的緩沖體系為例：組成的緩沖體系為例：HAc + H2OH3O+ + AcNaAc Na+ + AcKa =H+Ac-HAcH+ = KaHAcAc兩邊取負對數(shù)可得：兩邊取負對數(shù)可得：pH = pKa + lg AcHAc= pKa + lg共軛堿共軛堿共軛酸共軛酸上式為上式為Henderson-Hasselbalch 方程式方程式pKa ：共軛酸酸常數(shù)的負對數(shù)共軛酸酸常數(shù)的負對數(shù)

12、Ac、HAc：平衡濃度平衡濃度Ac / HAc：緩沖比緩沖比Ac + HAc：總濃度總濃度HB = cHB cHB解離解離B = cNaB + cHB解離解離 cHB cNaBpH = pKa + lgcBcHB= pKa + lgnB / VnHB / V= pKa + lg nBnHB若使用相同濃度的弱酸及其共軛堿配制緩沖若使用相同濃度的弱酸及其共軛堿配制緩沖溶液溶液，則則cB = cHB （混合前）混合前）?；旌象w系中混合體系中pH = pKa + lg cB VB cHB VHB= pKa + lgVBVHB上述三種計算式是不同的表示形式。上述三種計算式是不同的表示形式。NH3-NH4

13、Cl 緩沖溶液：緩沖溶液：pH=14 - pKb(NH3)+lgc(NH3)c(NH4Cl)NaHCO3-Na2CO3 緩沖溶液：緩沖溶液：pH=pKa2 + lgc(Na2CO3)c(NaHCO3)Na2HPO4-Na3PO4緩沖溶液：緩沖溶液：pH=pKa3+ lgc(Na3PO4)c(Na2HPO3)例：例： 計算將計算將c(NH3)=0.20mol/L的氨水的氨水20ml與與10ml、0.40mol/L的的NH4Cl混合所得緩沖溶液的混合所得緩沖溶液的pH值。值。解：解：查表得查表得 pKb(NH3)=4.75pKa=14-pKbpH=14 - pKb(NH3)+lgc(NH3)c(N

14、H4Cl) =14 4.75+lg0.20 * 200.40 * 10=9.25討論討論：上述計算緩沖溶液上述計算緩沖溶液pH值的公式是否準確、嚴值的公式是否準確、嚴謹？計算值與謹？計算值與pH計的實驗測量值是否吻合？計的實驗測量值是否吻合？影響因素？影響因素？1、溫度、溫度 溫度變化可引起溫度變化可引起活度因子活度因子 改變；水的改變；水的離子積離子積Kw隨溫度的升高而增大；溫度變化使共軛隨溫度的升高而增大；溫度變化使共軛酸的酸的Ka改變?？傊?，溫度對改變?？傊?，溫度對pH值的影響值的影響比較復(fù)雜，比較復(fù)雜，不再深入討論。不再深入討論。2、緩沖比、緩沖比 pH主要取決于主要取決于pKa, 其

15、次是緩沖比。其次是緩沖比。 當當Ka 一定時，一定時，pH值隨緩沖比的變化而變化。值隨緩沖比的變化而變化。3、稀釋、稀釋 在一定范圍內(nèi)，緩沖溶液加水稀釋時，在一定范圍內(nèi)，緩沖溶液加水稀釋時，c(B-)與與c(HB)的比值不變，的比值不變，pH的計算值也不變。的計算值也不變。 但稀釋會引起溶液離子強度的改變，使但稀釋會引起溶液離子強度的改變，使HB和和B-的的活度因子受到不同程度的影響，因此緩沖溶液的活度因子受到不同程度的影響，因此緩沖溶液的pH值也隨之有微小的改變。值也隨之有微小的改變。 HB)()B(lg p pH-accK 緩沖溶液緩沖溶液pH隨溶液稀釋的改變，用隨溶液稀釋的改變，用稀釋值

16、稀釋值*表示。表示。 當緩沖溶液的濃度為當緩沖溶液的濃度為c時，加入等體積純水時，加入等體積純水稀釋，稀釋后與稀釋前的稀釋，稀釋后與稀釋前的pH值之差定義為稀值之差定義為稀釋值，符號為釋值，符號為pH1/2pH1/2= (pH)c/2 - (pH)c 稀釋值稀釋值0，表明緩沖溶液的，表明緩沖溶液的pH值隨稀釋而增加；值隨稀釋而增加； 稀釋值稀釋值0，則表明緩沖溶液的，則表明緩沖溶液的pH值隨稀釋而減少。值隨稀釋而減少。第二節(jié) 緩沖溶液pH的計算解：解：查表查表4-1，NH4+的的pKa=9.25114Lmol0893.0L1molg5 .53g78.4)ClNH( cc(NH3)=0.200/

17、2molL-1=0.100molL-1 代入式代入式(4.3)得得: :30. 9Lmol0893. 0Lmol100. 0lg25. 9NH(NH(lgppH1143 ）ccaK例例4-1 在在500mL 0.200molL-1NH3H2O中，加入中，加入4.78g NH4Cl固體，配制固體，配制1升緩沖溶液，求此緩沖溶液的升緩沖溶液，求此緩沖溶液的pH。第二節(jié) 緩沖溶液pH的計算 例例用用100ml 0.10molL-1的的HAc和和200ml 0.10 molL-1 NaAc溶液混合配成緩沖溶液，此緩沖溶液的溶液混合配成緩沖溶液，此緩沖溶液的pH 值為多少？值為多少？ 解：根據(jù)緩沖公式可

18、計算出緩沖溶液的解：根據(jù)緩沖公式可計算出緩沖溶液的pH值：值：100200lg4.76 V(HAc)V(AclgppH-aK=5.06二、緩沖溶液二、緩沖溶液pH計算公式的校正計算公式的校正* 第三節(jié)第三節(jié) 緩沖容量和緩沖范圍緩沖容量和緩沖范圍【內(nèi)容提要內(nèi)容提要】 一、緩沖容量一、緩沖容量 二、影響緩沖容量的因素二、影響緩沖容量的因素 三、緩沖范圍三、緩沖范圍第四章第四章 緩沖溶液緩沖溶液一、緩沖容量一、緩沖容量 緩沖溶液的緩沖能力都是有限度的，緩沖溶液的緩沖能力都是有限度的，1922年，年，Slyke V 提出用緩沖容量提出用緩沖容量 作為衡量緩沖能力大小的尺度。作為衡量緩沖能力大小的尺度。

19、 緩沖容量緩沖容量 ：在數(shù)值上等于使單位體積在數(shù)值上等于使單位體積(1L或或1ml)的緩沖溶液的的緩沖溶液的pH值改變一個單位時，所需外加一元強值改變一個單位時，所需外加一元強酸或一元強堿的物質(zhì)的量酸或一元強堿的物質(zhì)的量(mol或或mmol)。用微分式表示為：用微分式表示為：d e fd e f dpHda(b)Vn(4.7) 式中：式中：（1） V 是緩沖溶液的體積，單位為是緩沖溶液的體積，單位為L或或ml；（2）dna(b)是緩沖溶液中加入一元強酸是緩沖溶液中加入一元強酸(dna)或一或一元強堿元強堿(dnb)的物質(zhì)的量，單位是的物質(zhì)的量，單位是mol或或mmol；（3）為緩沖溶液為緩沖溶

20、液pH值的改變量。值的改變量。dpH愈小，則愈小，則值愈大，緩沖能力愈強。值愈大，緩沖能力愈強。dpH二、影響緩沖容量二、影響緩沖容量的因素的因素* 由式由式(4.7)可導(dǎo)出緩沖容量可導(dǎo)出緩沖容量與緩沖溶液與緩沖溶液B-、HB及及總濃度總濃度(c總總=B-+HB)的關(guān)系的關(guān)系* ： 2.303B-HB/c總總) BHB(BHBBBHBHB303. 2 (4.9) 由式由式(4.9)可見可見 ，與緩沖比與緩沖比(B-/HB)和總濃度和總濃度(c總總)有關(guān)。有關(guān)。(4.8) * 由于由于B-、HB決定緩沖溶液的決定緩沖溶液的pH值，所以值，所以隨隨pH值的變化而變值的變化而變化。圖化。圖4-1*H

21、3BO3+NaOH 1. 總濃度對總濃度對的影響的影響 對于同一緩沖系，對于同一緩沖系，緩沖比緩沖比一定時，一定時，c總總越大，越大，越大越大。 2. 緩沖比對緩沖比對的影響的影響 總總總總最最大大cc576.0111111303.2 總濃度相同總濃度相同(曲線曲線4,5)的緩沖溶液，具有相同的的緩沖溶液，具有相同的最大最大值，值，與緩沖系的種類無關(guān)。與緩沖系的種類無關(guān)。(最大)緩沖容量減小 值極小小減量容沖緩 值極小=cBcHB=11cBcHB101cBcHB=110 例例4-5 將將0.20molL-1HB溶液和溶液和0.20molL-1 B-溶液溶液 以以9:1、3:1及及1:1的體積比

22、混合，計算各種情況下緩沖的體積比混合，計算各種情況下緩沖系的緩沖容量。系的緩沖容量。 解：解：設(shè)混合時取設(shè)混合時取HB溶液體積溶液體積aV，取，取B-溶液溶液 體體積積bV，則在混合溶液中，則在混合溶液中1Lmol20.0baabaa)HB(HB VVVc c總總B-+HB 0.20molL-1 1-Lmol20.0babbab)B(B VVVc總總c babbaa303.2 babbaa46.0 當當a:b=9:1時，時， 0.041molL-1 當當a:b=3:1時，時， 0.086molL-1 當當a:b=1:1時，時， 0.12molL-1總總c BHBBBHBHB303. 2 對于同

23、一緩沖系，當總濃度一定時，緩沖比為對于同一緩沖系，當總濃度一定時，緩沖比為1的時候，的時候，緩沖容量緩沖容量 越大。越大。第三節(jié) 緩沖容量和緩沖范圍 緩沖溶液的緩沖溶液的pH=pKa1作為緩沖能力的有效區(qū)間，作為緩沖能力的有效區(qū)間，稱為緩沖溶液的有效緩沖范圍。稱為緩沖溶液的有效緩沖范圍。 顯然：緩沖系不同，各弱酸的顯然：緩沖系不同，各弱酸的pKa不同，則緩沖范不同，則緩沖范圍不同。圍不同。 一般：當一般：當B-/HB10 /1，值太值太小，溶液已不具有緩沖能力小，溶液已不具有緩沖能力*。即。即: 當當pH=pKa1范圍內(nèi)，才具有緩沖能力。范圍內(nèi)，才具有緩沖能力。第四節(jié)第四節(jié) 緩沖溶液的配制緩沖

24、溶液的配制 【內(nèi)容提要內(nèi)容提要】* 一、緩沖溶液的配制方法一、緩沖溶液的配制方法 二、標準緩沖溶液二、標準緩沖溶液 討論：討論： 在實際應(yīng)用中，要配制一定在實際應(yīng)用中，要配制一定pH值值的緩沖溶液，應(yīng)考慮哪些因素？的緩沖溶液，應(yīng)考慮哪些因素？一、緩沖溶液的配制方法一、緩沖溶液的配制方法1.選擇適當?shù)木彌_系選擇適當?shù)木彌_系*a.所配制的緩沖溶液的所配制的緩沖溶液的pH應(yīng)在所選緩沖系的緩沖范圍應(yīng)在所選緩沖系的緩沖范圍pKa1之內(nèi)。之內(nèi)。b.實用性。實用性。 (所選緩沖系物質(zhì)應(yīng)穩(wěn)定、無毒，不能與溶所選緩沖系物質(zhì)應(yīng)穩(wěn)定、無毒，不能與溶液中的反應(yīng)物或產(chǎn)物發(fā)生作用。液中的反應(yīng)物或產(chǎn)物發(fā)生作用。)2.配制的

25、緩沖溶液的總濃度要適當配制的緩沖溶液的總濃度要適當*。一般為一般為:0.050.2molL-1。 3.計算各緩沖成分所需要的量。計算各緩沖成分所需要的量。通常選用相同濃通常選用相同濃度的弱酸及其共軛堿。度的弱酸及其共軛堿。4.校正。校正。第四節(jié) 緩沖溶液的配制 例例4-6 如何配制如何配制pH4.50的緩沖溶液的緩沖溶液1000ml ？ 解解 (1) 選擇緩沖系（表選擇緩沖系（表4-1） 由于由于HAc的的pKa= 4.75，接近所配緩沖溶液，接近所配緩沖溶液 pH5.00，所以可選用，所以可選用HAc-Ac-緩沖系。緩沖系。 (2) 確定總濃度，計算所需緩沖系的量確定總濃度，計算所需緩沖系的

26、量 在沒有特殊要求下，一般具備中等緩沖能力即可在沒有特殊要求下，一般具備中等緩沖能力即可(0.050.2molL-1)，并考慮計算方便，選用，并考慮計算方便，選用0.10molL-1的的HAc和和0.10molL-1 NaAc溶液。應(yīng)用式溶液。應(yīng)用式(4.5)可得可得(HAc)(AcppHaVVK lg第四節(jié) 緩沖溶液的配制mlV1000Vmllg754504)(. 250V1000Vlg. 2.560V1000V 則則 ： V = 360ml 1000ml - 360ml = 640ml 即：將即：將640ml 0.10molL-1HAc溶液與溶液與360ml 0.10molL-1NaAc溶

27、液混合就可配制溶液混合就可配制1000ml pH為為4.50的緩沖溶液。如有必要，最后可用的緩沖溶液。如有必要，最后可用pH計校正。計校正。第四節(jié) 緩沖溶液的配制 例例4-7 需用需用pH=10.00的碳酸鹽緩沖溶液。在的碳酸鹽緩沖溶液。在500mL 0.20molL-1的的 NaHCO3溶液中，需加入多少克碳酸鈉溶液中，需加入多少克碳酸鈉來配制來配制1L緩沖溶液？已知緩沖溶液？已知H2CO3的的pKa2=10.25 解解：1 1升緩沖溶液中升緩沖溶液中n(HCO3-)= 0.20molL-1 0.5L=0.10mol根據(jù)式根據(jù)式(4-4)）（）（3232HCOCOlgppHnnKamol10

28、. 0COlg25.1000. 0123）（ nn(CO32-)= 0.056mol 所需所需碳酸鈉的質(zhì)量為：碳酸鈉的質(zhì)量為： 0.056mol106g mol-1 6.0g * 例例4-8 用某二元弱酸用某二元弱酸H2B配制配制pH=6.00的緩沖溶液，應(yīng)的緩沖溶液，應(yīng)在在450mL c(H2B)= 0.100molL-1的溶液中，加入的溶液中，加入0.100 molL-1的的NaOH溶液多少毫升？已知溶液多少毫升？已知 H2B的的pKa1=1.52、pKa2=6.30.(忽略溶液體積加合引起的體積變化忽略溶液體積加合引起的體積變化)。 解解：根據(jù)配制原則，應(yīng)選根據(jù)配制原則，應(yīng)選HB-B2-

29、緩沖系。緩沖系。質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)分兩步進行：質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)分兩步進行： (1) H2B + NaOH = NaHB + H2O 將將H2B完全中和生成完全中和生成NaHB，需需0.100molL-1 NaOH 450mL，生成生成NaHB的物質(zhì)的量：為：的物質(zhì)的量：為：450mL 0.100 mol L-1=45.0mmol(2) NaHB + NaOH = Na2B + H2O 設(shè)中和部分設(shè)中和部分NaHB需需NaOH溶液的體積溶液的體積: V(NaOH)=xmL， 則生成則生成Na2B 的物質(zhì)的量：的物質(zhì)的量：0.100 xmmol， 剩余剩余NaHB的物質(zhì)的量：的物質(zhì)的量：(45.0-0.10

30、0 x) mmol， )HB()B(lgppH22nnKammol)100. 00 .45(mmol100. 0lg30. 600. 6xx 解得解得： x=150共需共需NaOH溶液的體積為：溶液的體積為：450mL+150mL=600mL 根據(jù)根據(jù)Henderson-Hasselbalch方程式配制的緩沖方程式配制的緩沖溶液的溶液的pH是近似的是近似的*。 為了能準確而又方便地配制所需為了能準確而又方便地配制所需pH的緩沖溶液，的緩沖溶液，科學(xué)家們經(jīng)過精密細致的研究，制訂了許多配制科學(xué)家們經(jīng)過精密細致的研究，制訂了許多配制準確準確pH緩沖溶液的配方，根據(jù)這些現(xiàn)成的配方進緩沖溶液的配方，根據(jù)

31、這些現(xiàn)成的配方進行配制，就可得到所需行配制，就可得到所需pH的緩沖溶液。的緩沖溶液。 在醫(yī)學(xué)上廣泛使用的緩沖溶液的配方列于表在醫(yī)學(xué)上廣泛使用的緩沖溶液的配方列于表4-3和表和表4-4，以便參考使用，以便參考使用*。 * 表表4-4中，中，Tris和和TrisHCl分別為三分別為三(羥甲基羥甲基)甲甲胺及其鹽酸鹽的符號，它們的化學(xué)式為胺及其鹽酸鹽的符號，它們的化學(xué)式為 (HOCH2)3CNH2和和 (HOCH2)3CNH2HCl。 Tris是一種弱堿是一種弱堿，其性質(zhì)穩(wěn)定其性質(zhì)穩(wěn)定，易溶于體液且易溶于體液且不會使體液中的鈣鹽沉淀不會使體液中的鈣鹽沉淀，對酶的活性幾乎無影響。對酶的活性幾乎無影響。

32、其共軛酸的其共軛酸的pKa=8.08，接近于生理，接近于生理pH，因而廣泛，因而廣泛應(yīng)用于生理、生化研究中。應(yīng)用于生理、生化研究中。 在在Tris緩沖溶液中加入緩沖溶液中加入NaCl是為了調(diào)節(jié)離子強是為了調(diào)節(jié)離子強度至度至0.16，使其溶液與生理鹽水等滲。，使其溶液與生理鹽水等滲。 二、標準緩沖溶液二、標準緩沖溶液* 應(yīng)用應(yīng)用pH計測定溶液計測定溶液pH時，必須用標準緩沖溶時，必須用標準緩沖溶液校正儀器。標準緩沖溶液性質(zhì)穩(wěn)定，有一定的緩液校正儀器。標準緩沖溶液性質(zhì)穩(wěn)定，有一定的緩沖容量和抗稀釋能力沖容量和抗稀釋能力。 常用的配制標準緩沖溶液的緩沖系主要有：常用的配制標準緩沖溶液的緩沖系主要有：

33、 酒石酸鹽體系酒石酸鹽體系( (KHC4H4O6) ) 鄰苯二甲酸鹽體系鄰苯二甲酸鹽體系( (KHC8H4O4) ) 磷酸鹽磷酸鹽( (1:1) )體系體系( (KH2PO4-Na2HPO4) ) 磷酸鹽磷酸鹽( (1:3.5) )體系體系 硼砂體系硼砂體系( (Na2B4O710H2O) ) 表中溫度系數(shù)為表中溫度系數(shù)為“+ ”時，表示緩沖溶液的時，表示緩沖溶液的pH值隨溫度的升高而增值隨溫度的升高而增大；溫度系數(shù)為大；溫度系數(shù)為“ ”時，則表示時，則表示pH值隨溫度的升高而減小。在配制值隨溫度的升高而減小。在配制標準緩沖溶液時，要求水的純度很高，一般用重蒸餾水，配制堿性標準緩沖溶液時，要求

34、水的純度很高，一般用重蒸餾水，配制堿性(pH7 )的標準緩沖溶液時，要用新排除的標準緩沖溶液時，要用新排除CO2 的重蒸餾水。的重蒸餾水。 正常人血液的正常人血液的pH值相當穩(wěn)定，主要是由值相當穩(wěn)定，主要是由于血液中存在多種緩沖系的緩沖作用及肺、腎于血液中存在多種緩沖系的緩沖作用及肺、腎的生理調(diào)節(jié)的結(jié)果。的生理調(diào)節(jié)的結(jié)果。 在生命活動過程中，會不斷地產(chǎn)生酸性物質(zhì)，在生命活動過程中，會不斷地產(chǎn)生酸性物質(zhì)，如碳酸、乳酸等；如碳酸、乳酸等；也會不斷地產(chǎn)生堿性物質(zhì)也會不斷地產(chǎn)生堿性物質(zhì)，如碳，如碳酸氫鹽酸氫鹽( (HCO3-) )、磷酸氫鹽、磷酸氫鹽( (HPO42-) )等。另外，人等。另外，人們攝

35、取的食物中也有相當數(shù)量的酸性或堿性物質(zhì)。們攝取的食物中也有相當數(shù)量的酸性或堿性物質(zhì)。盡管如此，健康人的血液的盡管如此，健康人的血液的pH值總是保持在值總是保持在7.35 7.45的范圍內(nèi)，且不會發(fā)生顯著的改變。的范圍內(nèi)，且不會發(fā)生顯著的改變。 如果血液的如果血液的pH值降低到值降低到7.35以下以下，人要發(fā)生，人要發(fā)生酸酸中毒中毒；降低到；降低到7.1以下一般便要死亡。同樣，血以下一般便要死亡。同樣，血液的液的pH值上升到值上升到7.45以上以上，人要發(fā)生，人要發(fā)生堿中毒堿中毒，上升，上升到到7.6以上，一般也會死亡。以上，一般也會死亡。 血液的血液的pH值是如何調(diào)節(jié)的？值是如何調(diào)節(jié)的？碳酸在

36、溶液中主要以溶解狀態(tài)的碳酸在溶液中主要以溶解狀態(tài)的CO2形式存在。形式存在。在血漿中的碳酸緩沖系在血漿中的碳酸緩沖系pH值校正后的計算方值校正后的計算方程式為程式為pH = pKa + lgHCO3CO2(溶解溶解)正常人血漿中的離子強度正常人血漿中的離子強度I = 0.16，體溫為體溫為37C，經(jīng)校正后經(jīng)校正后pKa = 6.10，且且HCO3 / CO2(溶解溶解) = 20 / 1 。正常血漿中：正常血漿中：pH = 6.10 + lg 20 / 1 = 7.40抗酸成分抗堿成分CO2 + H2OB-共軛酸共軛堿H2CO3 H+ + HCO3-H+ 血液中碳酸緩沖系與肺和腎的的調(diào)節(jié)關(guān)系可血液中碳酸緩沖系與肺和腎的的調(diào)節(jié)關(guān)系可用下式表示：用下式表示： 當體內(nèi)酸性物質(zhì)增加當體內(nèi)酸性物質(zhì)增加, HCO3-與與H3O+結(jié)合，平衡左結(jié)合，平衡左移；體內(nèi)堿性物質(zhì)增加時，移；體內(nèi)堿性物質(zhì)增加時，H3O+結(jié)合結(jié)合OH-，H2CO3(CO2溶解溶解) 解離，平衡右移，解離，平衡右移，pH明顯改變。明顯改變。 HCO3-在一定程度上可以代表血漿對體內(nèi)所產(chǎn)生的在一定程度上可以代表血漿對體內(nèi)所產(chǎn)生的酸性物質(zhì)的緩沖能力，所以常將血漿中的酸性物質(zhì)的緩沖能力，所以常將血漿中的HCO3-稱稱為堿儲。