醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)化學(xué)-緩沖溶液課件

第三章緩沖溶液

ChapterThree

BufferSolution2022/11/11第三章緩沖溶液ChapterThreeBu主要內(nèi)容緩沖溶液的概念和緩沖作用原理第三章緩沖溶液（BufferSolution）緩沖溶液的pH值緩沖容量緩沖溶液配制緩沖溶液在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用2022/11/11主要內(nèi)容緩沖溶液的概念和緩沖作用原理第三章緩沖溶液（Buf【內(nèi)容提要】一、緩沖溶液的緩沖作用和組成二、緩沖類型第一節(jié)緩沖溶液及緩沖作用原理2022/11/11【內(nèi)容提要】第一節(jié)緩沖溶液及緩沖作用原理2022/11實(shí)驗(yàn)1：25

oC時(shí)，純水的pH=7.00,

在1L純水溶液中加入0.01mol的強(qiáng)酸(HCl)或0.01mol強(qiáng)堿(NaOH)，溶液的pH發(fā)生了顯著變化，改變了5個(gè)pH單位。結(jié)論：

純水易受外加少量強(qiáng)酸或強(qiáng)堿的影響，pH發(fā)生顯著變化。*純水不具有抵抗外加少量強(qiáng)酸或強(qiáng)堿而使溶液的pH保持基本不變的能力。*第一節(jié)緩沖溶液及緩沖作用原理2022/11/11實(shí)驗(yàn)1：25oC時(shí)，純水的pH=7.00,第一節(jié)緩實(shí)驗(yàn)2：

在1L含HAc和NaAc均為0.1mol·L-1溶液中加入0.01mol的強(qiáng)酸(HCl)，溶液的pH由4.75下降到4.66，僅改變了0.09個(gè)pH單位；若改加入0.01mol強(qiáng)堿(NaOH)，溶液的pH由4.75上升到4.84，也僅改變了0.09個(gè)pH單位；此混合溶液pH改變很小。如用水稍加稀釋時(shí)，亦有類似現(xiàn)象，即HAc-NaAc溶液pH保持基本不變。結(jié)論：

HAc-NaAc混合溶液具有抵抗外加少量強(qiáng)酸、強(qiáng)堿或稍加稀釋而保持溶液的pH基本不變的能力。第一節(jié)緩沖溶液及緩沖作用原理2022/11/11實(shí)驗(yàn)2：第一節(jié)緩沖溶液及緩沖作用原理2022/11/11、緩沖溶液的概念（ConceptofBufferSolution)

能抵抗少量強(qiáng)酸、強(qiáng)堿和水的稀釋而保持體系的PH值基本不變的溶液稱緩沖溶液（BufferSolution）。

緩沖溶液對(duì)強(qiáng)酸、強(qiáng)堿或稀釋的抵抗作用叫做緩沖作用（Bufferaction）.第一節(jié)緩沖溶液及緩沖作用原理2022/11/111、緩沖溶液的概念（ConceptofBufferSo第一節(jié)緩沖溶液及緩沖作用原理

較濃的強(qiáng)酸、強(qiáng)堿也具有緩沖作用*，但實(shí)際上很少作為緩沖溶液使用。通常我們所說(shuō)的緩沖溶液，一般是由足夠濃度的共軛酸堿對(duì)的兩種物質(zhì)組成。

2022/11/11第一節(jié)緩沖溶液及緩沖作用原理較濃的強(qiáng)酸、強(qiáng)第一節(jié)緩沖溶液及緩沖作用原理

2、緩沖作用原理

緩沖物質(zhì)是由一種共軛酸（質(zhì)子給予體）和相應(yīng)的共軛堿（質(zhì)子接受體）組成的混合物，在溶液中存在著如下的質(zhì)子轉(zhuǎn)移平衡：A+H2OB+H+例：HAcH++Ac-NaAc=Na++Ac-largelittlelarge2022/11/11第一節(jié)緩沖溶液及緩沖作用原理2、緩沖作用原理l（1）加入少量強(qiáng)酸（Addingasmallamountofacid）

當(dāng)向混合溶液中加入強(qiáng)酸時(shí)，溶液中的H3O+濃度增加，但Ac-能接受H3O+的質(zhì)子，轉(zhuǎn)變成HAc，使平衡向左移動(dòng)。由于加入的強(qiáng)酸量比較少，大量的Ac-僅少部分與H3O+反應(yīng)，達(dá)到新的平衡時(shí)，Ac-的離子略有降低，HAc分子的濃度略有升高，而H+濃度幾乎沒(méi)有升高，所以溶液的pH值基本保持不變。Ac-叫做抗酸成分。第一節(jié)緩沖溶液及緩沖作用原理2022/11/11（1）加入少量強(qiáng)酸（Addingasmallamoun（2）加入少量強(qiáng)堿（Addingasmallamountofbase）

當(dāng)向混合溶液中加入強(qiáng)堿時(shí)，溶液中的OH-濃度增加，OH-與H3O+反應(yīng)生成H2O，從而使H3O+減少，使平衡向右移動(dòng)，促使HAc離解生成H3O+。與OH-反應(yīng)所消耗的H3O+由HAc離解生成H3O+來(lái)補(bǔ)充，達(dá)到新的平衡時(shí)，HAc的濃度略有降低，Ac-離子的濃度略有升高，而H3O+濃度幾乎沒(méi)有降低，所以溶液的pH值基本保持不變。HAc叫做抗堿成分。第一節(jié)緩沖溶液及緩沖作用原理2022/11/11（2）加入少量強(qiáng)堿（Addingasmallamoun（3）稀釋（Dilution）

當(dāng)緩沖溶液稀釋時(shí)，H3O+離子的濃度改變不大，其原因是稀釋了共軛酸和共軛堿相同的倍數(shù)。第一節(jié)緩沖溶液及緩沖作用原理3、緩沖系類型

（CompositionandTypeofbuffersolution）

對(duì)于其它類型的緩沖溶液與HAc–NaAc所組成的緩沖溶液類似。由一種共軛酸和相應(yīng)的共軛堿組成的緩沖溶液，在溶液中都存在著如下的質(zhì)子轉(zhuǎn)移平衡：

A+H2OB+HO3+2022/11/11（3）稀釋（Dilution）第一節(jié)緩沖溶液及緩沖作用

抗酸時(shí)，消耗共軛堿，平衡向左移動(dòng)，同時(shí)產(chǎn)生共軛酸；抗堿時(shí)，消耗共軛酸，平衡向右移動(dòng)，同時(shí)產(chǎn)生共軛堿。因此，溶液的pH值保持基本不變。像這種弱酸及其共軛堿組成的混合液，只要具有足夠的濃度，就具有緩沖作用。A稱為抗堿成分，B稱為抗酸成分，這兩種成分合稱緩沖系（buffersystem）或緩沖對(duì)（bufferpair）。第一節(jié)緩沖溶液及緩沖作用原理2022/11/11抗酸時(shí)，消耗共軛堿，平衡向左移動(dòng)，同時(shí)產(chǎn)生共3、緩沖系類型

（CompositionandTypeofbuffersolution）（1）弱酸及其它的共軛堿（鹽）組成的緩沖系

[Weakacidanditsconjugatebase(salt)]

HAc-NaAc,H2CO3-NaHCO3Z=0,A0-B-（2）弱減及其它的共軛酸（鹽）組成的緩沖系

[Weakbaseanditsconjugatebase(salt)]

NH3·H2O-NH4Cl，ph-+NH3--ph–NH2Z=+1,A+-B0

（3）多元酸的酸式鹽及其它的次級(jí)鹽組成的緩沖系

[Polyproticacidsaltanditsconjugate]

NaHCO3-Na2CO3；NaH2PO4-Na2HPO4Z=-1,A--B2

第一節(jié)緩沖溶液及緩沖作用原理2022/11/113、緩沖系類型（CompositionandType【內(nèi)容提要】一、緩沖溶液pH的計(jì)算公式二、緩沖溶液pH的計(jì)算第二節(jié)緩沖溶液的pH(ThepHofBufferSolution)2022/11/11【內(nèi)容提要】第二節(jié)緩沖溶液的pH(ThepHof3.2緩沖溶液的pH值ThepHofBufferSolution1、緩沖溶液pH值的計(jì)算公式（亨德森-哈塞爾巴赫方程式）

（HendersonHasselbalchequation）

HA(aq)H+

(aq)+A-

(aq)

[H+][A-]Ka=--------------[HA][HA][H+]=Ka

--------[A-][HA]

-log[H+]=-logKa

-log-------

[A-]2022/11/113.2緩沖溶液的pH值ThepHofBuffer3.2緩沖溶液的pH值ThepHofBufferSolution

[HA][A-]pH=pKa-log--------=pKa+log--------[A-][HA]

[base]pH=pKa+log---------[acid]

這就是亨德森-哈塞爾巴赫方程式（Henderson-Hasselbalchequation）2022/11/113.2緩沖溶液的pH值ThepHofBuffer緩沖溶液的pH值ThepHofBufferSolutionHA的濃度為c(HA)(或稱起始濃度,配制濃度)，NaA的濃度為c(NaA)；HA解離部分的濃度為c'(HA)。則：[HA]平=c(HA)-c'(HA)[A-]平=c(NaA)+c'(HA)[HA]平≈c(HA)

，[A-]平≈c(NaA)＝c(A-)*又可表示為：

[A]

pH=pKa+log---------[HA]c(A)pH≈pKa+log---------c(HA)c（共軛堿）pH≈pKa+log-------------c（共軛酸）2022/11/11緩沖溶液的pH值ThepHofBufferSolu3.2緩沖溶液的pH值ThepHofBufferSolution對(duì)于具體的緩沖系：（1）HAc–NaAc緩沖系[HA][共軛酸][H+]=Ka

--------=Ka

--------[A-][共軛堿]

（2）NH4Cl–NH3緩沖系

[NH3][共軛堿][OH-]=Kb--------=Kb

--------[NH4+][共軛酸]

2022/11/113.2緩沖溶液的pH值ThepHofBuffer3.2緩沖溶液的pH值ThepHofBufferSolution由上面公式可知:

(1)緩沖溶液的pH值取決于共軛酸的Ka

和緩沖溶液的緩沖比值（bufferratio，

ra）即[共軛酸]/[共軛堿]。

（ThepHofabuffersolutiondependsontheKaofconjugateacidandtheratioofconjugateacidandconjugatebase.Theratioiscalledbufferratio）（2）同一緩沖系，當(dāng)溫度和Ka一定時(shí)，其pH值取決于緩沖比。只要改變緩沖比，可在一定范圍內(nèi)配制不同pH值的緩沖溶液。（Forcertainbuffersolution,atagiventemperature,Kaisaconstant.pHdependsonthebufferratio.Wecandesigndifferentbuffersolutionsbychangingthebufferratio）（3）當(dāng)緩沖比等于1，即[共軛酸]=[共軛堿]時(shí)，緩沖溶液的pH值等于組成緩沖溶液的弱酸的pka。

（

Whenbufferratio=1,[A-]=[HA],pH=pKa）2022/11/113.2緩沖溶液的pH值ThepHofBuffer3.2緩沖溶液的pH值ThepHofBufferSolution（4）加入少量水稀釋，若只考慮體積變化，緩沖比不變。實(shí)際上溶液稀釋時(shí)可改變?nèi)芤旱碾x子強(qiáng)度和弱酸的電離度，緩沖比隨之改變，必然引起pH值的改變。若稀釋后的體積改變不大時(shí)，pH值的改變是很小的。（Whenbuffersolutionisdiluted,thebufferratioisnotchanged,sopHofbuffersolutionisnotchanged）（5）pKa=-logKaH2PO4--HPO42-

NH4+-

NH3

2022/11/113.2緩沖溶液的pH值ThepHofBuffer3.2緩沖溶液的pH值ThepHofBufferSolution若緩沖溶液中弱酸及其共軛堿的濃度相同，c(A)=c(B)時(shí)，可改寫為：c（B）V（B）pH=pKa+log------------------c（A）V（A）

V（B）pH=pKa+log---------

V（A）

2022/11/113.2緩沖溶液的pH值ThepHofBuffer3.2緩沖溶液的pH值ThepHofBufferSolution若緩沖溶液的體積以V表示，若以nA、nB

分別表示的溶液中所含共軛酸和共軛堿的物質(zhì)的量，則

n（B）n（B）c（A）=

--------c（HA）=

--------VV則：n（B）pH=pKa+log---------n（A）

nBpH=pKa+log-----nA

亨德森-哈塞爾巴赫方程式（Henderson-Hasselbalchequation）

2022/11/113.2緩沖溶液的pH值ThepHofBuffer

3.2緩沖溶液的pH值ThepHofBufferSolution2、緩沖溶液的pH值計(jì)算[例4-1]計(jì)算1.0mol/LHAc和1.0mol/LNaAc緩沖系的pH值。pKa

HAc=4.75

[A-]1.0pH=pKa+log-------=4.75+log------[HA]1.0=4.752022/11/113.2緩沖溶液的pH值ThepHofBuffer3.2緩沖溶液的pH值ThepHofBufferSolution[例4-2]計(jì)算0.10mol·L-1NH320ml和0.20mol·L-1NH4Cl15ml混合溶液的pH值。解：此混合溶液的緩沖系為NH4+-NH3，查表知：pKa(NH4+)=9.25，代入公式得=9.25-0.17=9.082022/11/113.2緩沖溶液的pH值ThepHofBuffer3.2緩沖溶液的pH值ThepHofBufferSolution

[例4-3]在100ml的

0.1mol/L[HCl]溶液中加入400ml0.1mol/L[NH3]溶液，該溶液的pH是多少?(pkb=4.75)

解：[acid]=[NH4+]=(100×0.1)/500=10/500(mol/L)[base]=[NH3]=(400×0.1-100×0.1)/500=30/500(mol/L)pKa(NH4+)=14-4.75=9.25

[base]30/500pH=pKa+log---------=9.25+log---------=9.73[acid]10/5002022/11/113.2緩沖溶液的pH值ThepHofBuffer3.2緩沖溶液的pH值ThepHofBufferSolution[例4-4]取0.10mol·L-1KH2PO410ml與0.20mol·L-1Na2HPO41.0ml混合,求其混合溶液的pH值。解：此混合溶液的緩沖系為H2PO4--HPO42-，查表知H2PO4-的pKa2=7.21，代入公式得

=7.21-0.70=6.512022/11/113.2緩沖溶液的pH值ThepHofBuffer3.2緩沖溶液的pH值ThepHofBufferSolution補(bǔ)1：在燒杯中盛放20.00mL

0.10mol·L-1NH3·H2O溶液,逐步滴入0.10mol·L-1HCl溶10.00mL,求此混合溶液的pH值.(pKb=4.75).補(bǔ)2:取50.00mL0.10mol·L-1某一元弱酸溶液與20.00mL

0.10mol·L-1KOH溶液混合,將此液稀釋至100mL測(cè)出此液的pH值為5.25,求此一元弱酸的電離常數(shù)是多少?補(bǔ)3:

298K時(shí),將150mL0.2mol·L-1NaAc溶液與50

mL0.1mol·L-1H2S04混合,求混合溶液的pH值,若混合溶液中含有10-5

mol·L-1Fe3+雜質(zhì),判斷有無(wú)沉淀產(chǎn)生?(pKa=4.75,Ksp=1.1×10-36

)2022/11/113.2緩沖溶液的pH值ThepHofBuffer解題思路:

加入HCl后,進(jìn)行如下反應(yīng):NH3·H2O+HCl=NH4Cl+H2O

由此知,反應(yīng)后:nNH3=20.00×0.100–10.00×0.100=1(mmol)nNH4+=nHCl=0.100×10.00=1(mmol)

由得,

所以,pH=14.0–4.75=9.25補(bǔ)1：2022/11/11解題思路:補(bǔ)1：2022/11/10解題思路:

反應(yīng):HA+KOH=KA+H2O

平衡后:[HA]=(50×0.10–20×0.10)/100=0.03(mol·L-1)[KA]=(20×0.10)/100=0.02(mol·L-1)

由得,

所以,kHA=3.75×10-6補(bǔ)2:2022/11/11解題思路:補(bǔ)2:2022/11/10補(bǔ)3:解題思路:

混合溶液中的反應(yīng):2NaAc+H2SO4=Na2SO4+2HAc

由等物質(zhì)的量規(guī)則知:[NaAc]=(150×0.20–50×0.10)/200=0.03(mol·L-1)[HAc]=(2×50×0.10)/200=0.05(mol·L-1)

由得,

所以,pH=5.15pOH=8.85[OH]=1.40×10-9mol·L-1

又Fe3++3OH-=Fe(OH)3

Qi=[Fe3+][OH-]3=2.74×10-32＞1.1×10-36

故有Fe(OH)3沉淀產(chǎn)生.

2022/11/11補(bǔ)3:解題思路:2022/11/10第三節(jié)緩沖容量和緩沖范圍【內(nèi)容提要】一、緩沖容量二、影響緩沖容量的因素三、緩沖容量與pH值的關(guān)系

2022/11/11第三節(jié)緩沖容量和緩沖范圍【內(nèi)容提要】2022/11/13.3緩沖溶液的緩沖容量CapacityofBufferSolution（1）緩沖容量的概念（Conceptofbuffercapacity）

緩沖容量(β)在數(shù)值上等于單位體積（1L或1ml）的緩沖溶液的pH值改變一個(gè)單位所需外加一元強(qiáng)酸或者一元強(qiáng)堿的物質(zhì)的量（mol或mmol）其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：（Thebuffercapacity(β)istheamount-of-substanceofstrongacidorbaseperliterneededtoproduceaunitchangeinpH.）

2022/11/113.3緩沖溶液的緩沖容量CapacityofBuff3.3緩沖溶液的緩沖容量CapacityofBufferSolution

ΔbΔaβ=----------=-----------|ΔpH||ΔpH|

Δb、Δa分別為單位體積中加入一元強(qiáng)堿、一元強(qiáng)酸的微小量，

ΔpH值為加入強(qiáng)堿、強(qiáng)酸后溶液pH值的改變量。

2022/11/113.3緩沖溶液的緩沖容量CapacityofBuff3.3緩沖溶液的緩沖容量CapacityofBufferSolution

β值越大，就相當(dāng)于使單位體積緩沖溶液的pH值改變1個(gè)單位所需要加入強(qiáng)酸或強(qiáng)堿的量越多，緩沖能力越大。緩沖容量只是在一定范圍內(nèi)的平均值，加入強(qiáng)酸或強(qiáng)堿的量越少，pH值的改變量越小，緩沖容量的計(jì)算值越準(zhǔn)確：dbdaβ=----------=-----------|dpH||dpH|緩沖容量單位是mol·L-1·pH-1。2022/11/113.3緩沖溶液的緩沖容量CapacityofBuff3.3緩沖溶液的緩沖容量CapacityofBufferSolution

緩沖溶液pH值每發(fā)生一微小變化，都有相應(yīng)的緩沖容量，換言之，緩沖容量是隨著pH值的改變而改變的，這種變化關(guān)系如圖：

圖3–1緩沖容量與pH值的關(guān)系a-HCl;b,c-HAc-NaAc;d-0.05mol/LKH2PO4-NaOH;e-0.05mol/LH3BO3-NaOH;f-NaOH2022/11/113.3緩沖溶液的緩沖容量CapacityofBuff3.3緩沖溶液的緩沖容量CapacityofBufferSolution（2）影響緩沖容量的因素（FactorsofInfluencingBuffercapacity）

緩沖容量的大小取決于緩沖溶液的總濃度和緩沖比。（2.1）緩沖溶液總濃度對(duì)緩沖溶液的影響

2022/11/113.3緩沖溶液的緩沖容量CapacityofBuff3.3緩沖溶液的緩沖容量CapacityofBufferSolution

當(dāng)緩沖比一定時(shí),緩沖溶液的總濃度越大,則緩沖容量就越大(如上圖曲線b和c).此變化關(guān)系還可以用下表實(shí)例說(shuō)明:

Table3-1:

therelationshipbetweencapacityandconcentration------------------------------------------------------------

Buffer[Ac-](mol/L)[HAc]ratioctotal

β(molL-1pH-1)

------------------------------------------------------------

10.10.11:10.20.11520.020.021:10.040.023

-------------------------------------------------------------2022/11/113.3緩沖溶液的緩沖容量CapacityofBuff3.3緩沖溶液的緩沖容量CapacityofBufferSolution

(2.2)緩沖比對(duì)緩沖容量的影響:

當(dāng)緩沖溶液的總濃度一定時(shí),緩沖容量是隨著緩沖比的變化而變化的（見(jiàn)上圖的曲線b、c、d、e）。

當(dāng)緩沖比等于1時(shí)，即溶液的pH=pKa時(shí)，

緩沖容量最大，在曲線上是極大值；而緩沖比遠(yuǎn)離1，即pH遠(yuǎn)離pKa時(shí)，緩沖容量變小，緩沖比偏離1越遠(yuǎn)，緩沖容量越小。此變化關(guān)系還可以用下表實(shí)例說(shuō)明:2022/11/113.3緩沖溶液的緩沖容量CapacityofBuffTable3-2:therelationshipbetweencapacityandbufferratio

----------------------------------------------------------------------------------Buffer[Ac-](mol/L)[HCl]ratioctotal

β(molL-1pH-1)

-------------------------------------------------------------------------------------

10.0950.00519:10.10.010920.090.019:10.10.020730.050.051:10.10.057640.010.091:90.10.020750.0050.0951:190.10.0109-------------------------------------------------------------------------------2022/11/11Table3-2:therelationshipbe3.3緩沖溶液的緩沖容量CapacityofBufferSolution（2.3）緩沖溶液的緩沖范圍

一般認(rèn)為,當(dāng)緩沖比小于1/10或大于10/1,相應(yīng)地溶液的pH值小于pKa–1或

pKa+1,時(shí),緩沖容量已太小,溶液已失去緩沖能力.(Whentheratio([A-]/[HA])＜1/10or＞10/1,inotherwordspH＜pKa–1orpH＞pKa+1,thesolutionlosesbufferability)

緩沖溶液的pH值在pH=pKa±1區(qū)間時(shí),緩沖溶液才具有緩沖能力。緩沖溶液具有緩沖能力的pH范圍pH=pKa±1，稱為緩沖范圍（bufferrange）。

(onlyintherange,pH=pKa±1thebufferiseffective.Thisrangeiscalledbufferrange。）2022/11/113.3緩沖溶液的緩沖容量CapacityofBuff3.3緩沖溶液的緩沖容量CapacityofBufferSolution

Figure:DistributioncurvesforaceticacidandacetateionasafunctionofpH.2022/11/113.3緩沖溶液的緩沖容量CapacityofBuff3.3緩沖溶液的緩沖容量CapacityofBufferSolutionFigure:Distributioncurvesforcarbonicacid,bicarbonateion,andcarbonicion,asafunctionofpH.2022/11/113.3緩沖溶液的緩沖容量CapacityofBuff【內(nèi)容提要】一、緩沖溶液的配制原則二、緩沖溶液的配制第四節(jié)緩沖溶液的配制

2022/11/11【內(nèi)容提要】第四節(jié)緩沖溶液的配制20223.4緩沖溶液的配制DesigningandPreparationofBuffers（1）緩沖溶液的配制規(guī)則

(PreparingPrincipleofBufferSolution)

(1)選擇合適緩沖系：(Choosethesuitablebuffersystem)

pH=4.2buffersolution,HAc-NaAc,pKa=4.75,bufferrange:3.7-5.6

要有多種緩沖系可供選擇，則應(yīng)該盡可能選擇更接近欲配制的pH值緩沖系，這樣的緩沖溶液的緩沖比盡量等于1，使得緩沖能容量最大。

pH=5.2buffersolution,HAc-NaAc,pKa=4.75KOOCC6H4COOH-KOOCC6H4COONa,

pKa=5.42022/11/113.4緩沖溶液的配制DesigningandPrep3.4緩沖溶液的配制DesigningandPreparationofBuffers要有適當(dāng)?shù)目倽舛?Choosethesuitabletotalconcentration

一般緩沖溶液總濃度在0.05～0.2mol·L–1

，緩沖容量為0.01～0.1之間.(總濃度太低，緩沖容量過(guò)小，總濃度太高，離子強(qiáng)度太大，配制的緩沖溶液的pH值必須校正。)3.根據(jù)所要求的pH值和所選用緩沖系中的共軛酸的pKa,計(jì)算各種緩沖成分所需的量.4.按照計(jì)算結(jié)果,將所需的共軛酸和共軛堿溶液混合均勻,即可得到一定pH值和一定體積的緩沖溶液.2022/11/113.4緩沖溶液的配制DesigningandPrep3.4緩沖溶液的配制DesigningandPreparationofBuffers(2)緩沖溶液的配制:

(2.1)以相同濃度的共軛酸和共軛堿來(lái)配制:

先配制出相同濃度的共軛酸和共軛堿溶液,然后根據(jù)緩沖溶液的pH計(jì)算公式計(jì)算出所需的共軛酸和共軛堿的體積數(shù)混合,就可以得到要配制的緩沖溶液.

設(shè)需配制溶液的總體積為V,共軛酸的體積為VA和共軛堿VB,混合溶液的濃度為C,

則,cVAcVB

[A]=-------[B]=-------VB=V－VAVV

VBV－VA

pH=pKa+lg------=pKa

+lg---------VA

VA2022/11/113.4緩沖溶液的配制DesigningandPrep3.4緩沖溶液的配制DesigningandPreparationofBuffers例1.如何配制pH=5.00,具有中等緩沖能力的緩沖溶液100mL?解:(1)選擇合適的緩沖系,HAc-Ac-(2)選總濃度:所配制的緩沖溶液是中等緩沖能力,總濃度可選0.1mol·L–1

(3)計(jì)算所需HAc、NaAc的量。

[Ac]100－VApH=pKa+log---------=4.75+log---------=5.00[HAc]VA

計(jì)算得,VA=36.00mL,VB=64.00mL.

(4)量取64.00mL0.1mol·L–1NaAc溶液

和36.00mL0.1mol·L–1HAc溶液混合均勻,即可得到pH=5.00,具有中等緩沖能力的緩沖溶液100mL2022/11/113.4緩沖溶液的配制DesigningandPrep3.4緩沖溶液的配制DesigningandPreparationofBuffers(2.2)在一定量弱酸中加入一定量的強(qiáng)堿配制緩沖溶液例2.用1.00mol·L-1NaOH中和1.00mol·L-1丙酸(用HPr代表)的方法，如何配制1000ml總濃度為0.100mol·L-1pH5.00的緩沖溶液。(已知丙酸的pKa=4.86)解：(1)1000ml緩沖溶液中緩沖物質(zhì)總的物質(zhì)的量皆由HPr提供。

設(shè)1000ml總濃度為0.1mol·L-1的緩沖溶液需1.00mol·L-1

HPr為xml則0.1×1000=1.00xx=

100(ml)

加入丙酸的物質(zhì)的量為：100×1=100mmol2022/11/113.4緩沖溶液的配制DesigningandPrep3.4緩沖溶液的配制DesigningandPreparationofBuffers(2)設(shè)需加入1mol·L-1NaOH為Vml

則生成的丙酸鈉為V×1=Vmmol總的物質(zhì)的量為100mmol，全部由丙酸提供。取1.00mol·L-1丙酸100ml，1.00mol·L-1

NaOH58.0ml加水至1000ml，即得總濃度為0.100mol·L-1pH5.00的丙酸緩沖溶液1000ml。

V=58.0（ml）2022/11/113.4緩沖溶液的配制DesigningandPrep3.4緩沖溶液的配制DesigningandPreparationofBuffers

Example3:WewanttoprepareabuffersolutionofpH=5.10,calculatethevolumeof0.1mol/LNaOHweshouldaddinthesolutionof100ml0.1mol/LHCl?

buffersystem:HAc/Ac-,pKa=4.75HAc+OH-→Ac-+H2OAddednNaOH=producednAc-=neutralizednHAc

SupposeaddxmlNaOH,nAc-=0.1xnHAc=0.10×100–0.1xpH=pKa+log(nAc-/nHAc)5.10=4.75+log[0.10x/(0.10×100–0.1x)]x=69.1ml

take69.1ml0.10mol/LNaOHsolution,addtothe100ml0.1mol/LHAcsolution,then,mixedcompletely.YougotabuffersolutionofpH5.10.2022/11/113.4緩沖溶液的配制DesigningandPrep3.4緩沖溶液的配制DesigningandPreparationofBuffers[補(bǔ)例]配制1LpH=10.0的NH3-NH4Cl緩沖溶液，已用去350ml15mol·L-1氨水，問(wèn)需氯化銨多少克？已知Kb(NH3)=1.8×10-5，M(NH4Cl)=53.5gmol-1。解:即：pKa＝9.25m(NH4Cl)=50g2022/11/113.4緩沖溶液的配制DesigningandPrep3.4緩沖溶液的配制DesigningandPreparationofBuffers補(bǔ)例1:欲配制pH=5.00緩沖溶液,計(jì)算在50mL0.1mol·L–1HAc溶液應(yīng)加入0.1mol·L–1NaOHmL溶液若干毫升?補(bǔ)例2:已知,25℃時(shí),HAc的Ka=1.76×10–5,H2CO3的Ka1=1.76×10–7,

H3PO4的Ka1=1.76×10–3,問(wèn):配制pH=4.75的緩沖溶液選用哪種酸最好?計(jì)算需要要這種酸多少克與NaOH多少克才能配制1L總濃度為1mol·L–1

的緩沖溶液?補(bǔ)例3:欲配制500mLpH=5.00緩沖溶液,若原始溶液中HAc濃度為0.2mol·L–1,需加入NaAc·3H2O多少克?(忽略體積變化)若用6.0mol·L–1

HAc溶液配制原始溶液需多少毫升?配制時(shí)如何具體操作?(Ka=1.76×10–5,MNaAc·H2O)2022/11/113.4緩沖溶液的配制DesigningandPrep補(bǔ)例1解題思路:

混合溶液中的反應(yīng):HAc+NaOH=NaAc+H2O

由等物質(zhì)的量規(guī)則知:被中和的HAc的物質(zhì)的量=生成的NaAc的物質(zhì)的量=被加入的NaOH的物質(zhì)的量設(shè)需加入NaOH的體積為zml,則加入NaOH的物質(zhì)的量為0.1zmol,配制成緩沖溶液的總體積為Vml,其值等于(50+z)ml

所以[Ac-]=0.10z/V(mol·L-1)[HAc]=(0.5-0.1z)/V(mol·L-1)

由得解得·z=32.0ml

在50.0mlHAc溶液中加入32.0ml0.1mol·L-1NaOH溶液,然后混合、搖勻即得pH=5.00的緩沖溶液。2022/11/11補(bǔ)例1解題思路:2022/11/10補(bǔ)例2解題思路:(1)選擇HAc最好（配制pH=4.75的緩沖溶液，pka=4.75）(2)設(shè)需要HAc為xmol,NaOH為ymolHAc+NaOH=NaAc+H2O由等物質(zhì)的量規(guī)則知:[HAc]=x–y[Ac-]=y;又知,緩沖溶液的濃度為1mol·L-1,所以有,[HAc]+[Ac-]=1mol·L-1故有

解得,x=1.0moly=0.5mol;HAc、NaOH的質(zhì)量分別為60g、20g2022/11/11補(bǔ)例2解題思路:2022/11/10補(bǔ)例3解題思路:

(1)配制pH=5.00的緩沖溶液，[H+]=1.0×10-5mol·L-1

由得故NaAc·3H2O的質(zhì)量為：0.352×136×0.500=23.94（g）

(2)設(shè)需要6molHac溶液為xml

則，6.0×x=0.2×500，x=16.67ml(3)稱取的質(zhì)量分別為23.94gNaAc·3H2O于燒杯中,加入少量的蒸餾水溶解,再加16.67ml6mol·L-1HAc溶液,加蒸餾水至500ml,搖勻即可得到pH=5.00ml的緩沖溶液.2022/11/11補(bǔ)例3解題思路:2022/11/103.4緩沖溶液的配制DesigningandPreparationofBuffers根據(jù)Henderson-Hasselbaleh方程式配制的緩沖溶液的pH是近似的*。為了能準(zhǔn)確而又方便地配制所需pH的緩沖溶液，科學(xué)家們經(jīng)過(guò)精密細(xì)致的研究，制訂了許多配制準(zhǔn)確pH緩沖溶液的配方，根據(jù)這些現(xiàn)成的配方進(jìn)行配制，就可得到所需pH的緩沖溶液。

2022/11/113.4緩沖溶液的配制DesigningandPrep第5節(jié)常用的緩沖溶液Buffersolutionmostinuse

1.校正PH用的基準(zhǔn)溶液在一定溫度下其pH值準(zhǔn)確已知；在偶然沾污的條件下，pH值基本不變。

五種基準(zhǔn)溶液:酒石酸體系,磷酸鹽(1:1)體系,磷酸鹽(1:3.5)體系,鄰苯二甲酸鹽體系,硼砂體系.2022/11/11第5節(jié)常用的緩沖溶液Buffersolutionmo3.5常用的緩沖溶液Buffersolutionmostinuse

2.實(shí)用緩沖體系適用于生理學(xué)要求的緩沖溶液pH在6～9之間，緩沖物質(zhì)不應(yīng)參與或影響生化反應(yīng)?；旧戏仙怼⑸蟮木彌_系是三（羥甲基）甲胺及其鹽酸鹽。符號(hào):Tris－Tris·HCl

在Tris緩沖溶液中加入NaCl是為了調(diào)節(jié)離子強(qiáng)度至0.16，使其溶液與生理鹽水等滲。2022/11/113.5常用的緩沖溶液Buffersolutionmo3.5緩沖溶液在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用

Theapplicationofbuffersolutiontomedicalscience血液的pH值:

7.36～7.44血漿中的緩沖系（Intracellularbuffers）：

H2CO3-HCO3-,H2PO4--HPO42-,HnP-Hn-1P-血漿中紅細(xì)胞內(nèi)的緩沖系[extracellularbuffers

(inplasma)]:

HHbO2-HbO2-,HHb-Hb-,H2CO3-HCO3-,H2PO4--HPO42-2022/11/113.5緩沖溶液在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用

Theapplicatio3.5緩沖溶液在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用

TheapplicationofbuffersolutiontomedicalscienceH2CO3

==

H++HCO3-

whenanacidisadded

HCO3-+H+==

H2CO3

whenabaseisadded

H2CO3+OH-==H2O+HCO3-

Whatistheratioof[HCO3-]:[H2CO3]requiredtomaintainapHof7.4inthebloodstream?(giventhattheKaforH2CO3inbloodis8.0×10-7)2022/11/113.5緩沖溶液在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用

Theapplicatio3.5緩沖溶液在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用

TheapplicationofbuffersolutiontomedicalscienceSolution:

ForasolutionwhosepHis7.4,[HCO3-]pH=pKa+log---------------[H2CO3][HCO3-]7.4=-log(8.0×10-7)+log-------------[H2CO3][HCO3-]20------------=-------[H2CO3]12022/11/113.5緩沖溶液在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用

Theapplicatio3.5緩沖溶液在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用

TheapplicationofbuffersolutiontomedicalscienceH2CO3H++HCO3-腎kidneyOH-H+肺Lung

CO2+H2O2022/11/113.5緩沖溶液在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用

Theapplicatio3.5緩沖溶液在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用

Theapplicationofbuffersolutiontomedicalscience

HHbO2-HbO2-,HHb-Hb-,

intissue:CO2+H2O+Hb-==HHb+HCO3-

inlung:

HCO3-+HHbO2==HbO2-+H2O+CO2

靜脈Vein動(dòng)脈Artery2022/11/113.5緩沖溶液在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用

Theapplicatio緩沖溶液的概念和緩沖作用原理緩沖溶液的pH值緩沖容量緩沖溶液配制緩沖溶液在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用第三章緩沖溶液2022/11/11緩沖溶液的概念和緩沖作用原理緩沖溶液的pH值緩沖容量緩沖溶液一、緩沖溶液的緩沖作用和組成二、緩沖類型緩沖溶液及緩沖機(jī)制緩沖溶液的pH一、緩沖容量ΔbΔaβ=----------=-----------|ΔpH||ΔpH|

二、影響緩沖容量的因素

三、緩沖溶液具有緩沖能力的pH范圍

pH=pKa±1，稱為緩沖范圍一、緩沖溶液pH的計(jì)算公式[base]pH=pKa+log---------[acid]二、緩沖溶液pH的計(jì)算緩沖容量和緩沖范圍2022/11/11一、緩沖溶液的緩沖作用和組成緩沖溶液及緩沖機(jī)制緩沖溶液的pH一、緩沖溶液的配制原則二、緩沖溶液的配制緩沖溶液的配制一般緩沖溶液總濃度在0.05-0.2mol·L–1，緩沖容量為0.01-0.1之間.血液的pH值:血漿中的緩沖系

7.36～7.44H2CO3-HCO3-、H2PO4--HPO42-,HnP-Hn-1P-血漿中紅細(xì)胞內(nèi)的緩沖系：HHbO2-HbO2-,HHb-Hb-,H2CO3-HCO3-,H2PO4--HPO42-緩沖溶液在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用2022/11/11一、緩沖溶液的配制原則緩沖溶液的配制一般緩沖溶液總濃度血液的作業(yè)：1、2、7、9、102022/11/11作業(yè)：1、2、7、9、102022/11/10第三章緩沖溶液

ChapterThree

BufferSolution2022/11/11第三章緩沖溶液ChapterThreeBu主要內(nèi)容緩沖溶液的概念和緩沖作用原理第三章緩沖溶液（BufferSolution）緩沖溶液的pH值緩沖容量緩沖溶液配制緩沖溶液在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用2022/11/11主要內(nèi)容緩沖溶液的概念和緩沖作用原理第三章緩沖溶液（Buf【內(nèi)容提要】一、緩沖溶液的緩沖作用和組成二、緩沖類型第一節(jié)緩沖溶液及緩沖作用原理2022/11/11【內(nèi)容提要】第一節(jié)緩沖溶液及緩沖作用原理2022/11實(shí)驗(yàn)1：25

oC時(shí)，純水的pH=7.00,

在1L純水溶液中加入0.01mol的強(qiáng)酸(HCl)或0.01mol強(qiáng)堿(NaOH)，溶液的pH發(fā)生了顯著變化，改變了5個(gè)pH單位。結(jié)論：

純水易受外加少量強(qiáng)酸或強(qiáng)堿的影響，pH發(fā)生顯著變化。*純水不具有抵抗外加少量強(qiáng)酸或強(qiáng)堿而使溶液的pH保持基本不變的能力。*第一節(jié)緩沖溶液及緩沖作用原理2022/11/11實(shí)驗(yàn)1：25oC時(shí)，純水的pH=7.00,第一節(jié)緩實(shí)驗(yàn)2：