醫(yī)用基礎化學課件第三章 緩沖溶液

醫(yī)用基礎化學課件第三章緩沖溶液第一頁，共三十七頁，2022年，8月28日教學要求掌握緩沖溶液的組成和緩沖機制熟練進行緩沖溶液pH值的計算熟悉緩沖容量的概念及其影響因素熟悉緩沖溶液的配制熟悉緩沖溶液在醫(yī)學上的意義第二頁，共三十七頁，2022年，8月28日100mLHClpH=5.00第三頁，共三十七頁，2022年，8月28日滴加少量強酸、強堿后pH變化很大滴加1ml1mol·L-1HCl滴加1ml1mol·L-1NaOH第四頁，共三十七頁，2022年，8月28日100mL醋酸和醋酸鈉溶液pH=5.00第五頁，共三十七頁，2022年，8月28日滴加少量強酸、強堿pH幾乎不變滴加1ml1mol·L-1HCl滴加1ml1mol·L-1NaOH第六頁，共三十七頁，2022年，8月28日實驗小結100mLHClpH=5.00滴加1ml1mol·L-1HClpH=2.00滴加1ml1mol·L-1NaOHpH=12.00100mLHAc~NaAcpH=5.00滴加1ml1mol·L-1HClpH=5.02滴加1ml1mol·L-1NaOHpH=4.98第七頁，共三十七頁，2022年，8月28日第一節(jié)緩沖溶液及緩沖機制一、緩沖溶液的緩沖作用和組成緩沖溶液：能夠抵抗外來少量強酸、強堿或稍加稀釋而保持pH基本不變的溶液緩沖作用：緩沖溶液對強酸、強堿或稀釋的抵抗作用第八頁，共三十七頁，2022年，8月28日一、緩沖溶液的組成緩沖溶液的組成一般分為三類：1.弱酸及其共軛堿組成的緩沖液HAc–Ac-,HCN–CN-,H2CO3–HCO3-

2.弱堿及其共軛酸組成的緩沖液NH3–

NH4+,CH3NH2–

CH3NH3+

…3.酸式鹽及其共軛堿組成的緩沖液H2PO4-–

HPO42-,HCO3-

–

CO32-…甲胺-甲胺鹽酸鹽第九頁，共三十七頁，2022年，8月28日緩沖溶液由有足夠濃度的一對共軛酸堿對的兩種物質組成組成緩沖溶液的共軛酸堿對被稱為緩沖系(buffersystem)或緩沖對(bufferpair)。第十頁，共三十七頁，2022年，8月28日二、緩沖機制NaAcNa＋＋Ac-

抗酸成分：緩沖對中的共軛堿抗堿成分：緩沖對中的共軛酸第十一頁，共三十七頁，2022年，8月28日第二節(jié)緩沖溶液的pHNaBNa＋＋B-

Henderson-Hasselbalch方程式緩沖比第十二頁，共三十七頁，2022年，8月28日公式的幾種變形若用同樣濃度的弱酸和其共軛堿來配制緩沖溶液，可用下列公式第十三頁，共三十七頁，2022年，8月28日結論：緩沖溶液的pH取決于緩沖系中弱酸的pKa，溫度對其有影響同一緩沖系的緩沖溶液，pH隨緩沖比的改變而改變緩沖溶液在稍加稀釋時，pH基本不變。只有當稀釋到一定程度（溶液電離度和離子強度發(fā)生較大變化），溶液pH會發(fā)生變化。緩沖比等于1時，pH＝pKa第十四頁，共三十七頁，2022年，8月28日例題計算0.10mol·L-1NH350mL和0.20mol·L-1NH4Cl30mL混合溶液的pH。K(NH3)=1.79×10-5pH＝9.17第十五頁，共三十七頁，2022年，8月28日例題

計算：1.0.50mol·L-1HAc和0.50mol·L-1NaAc混合溶液的pH。2.在上述1.0L緩沖溶液中加入0.020mol固體NaOH后，溶液的pH。3.在上述1.0L緩沖溶液中加入0.020molHCl后，溶液的pH。K(HAc)=1.76×10-5pH=4.74pH=4.81pH=4.67第十六頁，共三十七頁，2022年，8月28日例題：“將NH3-NH4Cl緩沖溶液稀釋一倍，溶液中的[OH-]減少到原來的1/2”，對嗎？答：錯！第十七頁，共三十七頁，2022年，8月28日思考題：判斷正誤：0.1mol·L-1HAc與0.1mol·L-1NaAc等體積混合配制的緩沖溶液pH=4.75，是酸性溶液，所以只能抗堿不能抗酸。第十八頁，共三十七頁，2022年，8月28日第三節(jié)緩沖容量和緩沖范圍一、緩沖容量定義：單位體積緩沖溶液的pH改變1時，所需加入一元強酸或一元強堿的物質的量衡量緩沖能力大小的尺度defdn和V一定，|dpH|愈小，β愈大，緩沖能力越強加入微小量的一元強酸或一元強堿的物質的量pH的微小改變量恒大于0|dpH|和V一定，dn愈大，β愈大，緩沖能力越強mol·L-1·pH-1第十九頁，共三十七頁，2022年，8月28日緩沖容量與緩沖溶液濃度的關系[HB][B-]緩沖容量隨緩沖溶液pH改變而改變c總＝[HB]+[B-]緩沖容量隨緩沖溶液[HB]、[B-]及c總的改變而改變第二十頁，共三十七頁，2022年，8月28日影響緩沖容量的因素(1)0.05mol·L-1HCl(4)0.05mol·L-1KH2PO4+NaOH(2)0.1mol·L-1HAc+NaOH(5)0.05mol·L-1H3BO3+NaOH(3)0.2mol·L-1HAc+NaOH(6)0.02mol·L-1NaOH4.75第二十一頁，共三十七頁，2022年，8月28日影響緩沖容量的因素3.緩沖比一定時，總濃度越大緩沖容量越大2.總濃度一定時，緩沖比為1:1時，緩沖容量極大1.強酸、強堿溶液，濃度越大，緩沖容量越大4.不同的緩沖系，c總相同，β極大相同第二十二頁，共三十七頁，2022年，8月28日例題：下列溶液β最大的是：A.1L中含0.06molHAc與0.03molNaAcB.1L中含0.05molHAc與0.04molNaAcC.1L中含0.02molHAc與0.07molNaAcD.1L中含0.01molHAc與0.08molNaAcc總都為0.09mol·L-1，再看緩沖比，哪個接近1:1，所以選B第二十三頁，共三十七頁，2022年，8月28日思考題：判斷正誤：0.1mol·L-1HAc與0.1mol·L-1NaOH等體積混合后，該溶液緩沖容量最大。第二十四頁，共三十七頁，2022年，8月28日二、緩沖范圍緩沖比大于10:1或小于1:10，緩沖溶液失去緩沖能力緩沖范圍：pH＝pKa±1第二十五頁，共三十七頁，2022年，8月28日第四節(jié)緩沖溶液的配制一、緩沖溶液的配制方法1.選擇合適的緩沖系pH在pKa±1范圍內pH接近pKa2.生物醫(yī)學中配制緩沖溶液的總濃度要適宜0.05～0.2mol·L－13.計算所需緩沖系各物質的量4.校正第二十六頁，共三十七頁，2022年，8月28日例題：已知:H3PO4的各級酸常數是pKa1=2.12,pKa2=7.21,pKa3=12.67。問：欲配制pH=7.40的緩沖溶液，應選擇什么作緩沖對？而Ka2是H2PO4-的酸常數，∴H2PO4-作共軛酸，則共軛堿就是HPO42-

解:∵pKa2=7.21最接近7.40∴應該選擇H2PO4-–HPO42-作緩沖系第二十七頁，共三十七頁，2022年，8月28日例題：已知:pKa(HAc)=4.75,pKb(NH3)=4.75,pKa(H2PO4-)=7.21若配制pH=9的緩沖溶液，選擇下面哪個緩沖系最好？A.HAc-NaAcB.NH3-NH4ClC.NaH2PO4-Na2HPO4

B最好∵pKNH4+=14.00－4.75=9.25第二十八頁，共三十七頁，2022年，8月28日例題：檸檬酸（H3Cit）及鹽是一種多質子酸緩沖體系，常用于培養(yǎng)基中。如在0.200mol·L-1檸檬酸500ml中，需加入0.400mol·L-1的NaOH溶液多少毫升，才能配成pH＝5.00的緩沖溶液？

（已知H3Cit的pKa1=3.13，pKa2=4.76，pKa3=6.40）解:選擇緩沖系為：H2Cit－-HCit2－溶液中n(H3Cit)=0.200×0.500=0.100mol=n(H2Cit－)+n(HCit2－)第二十九頁，共三十七頁，2022年，8月28日反應耗去NaOH的物質的量：

n(NaOH)＝1×0.0365+2×0.0635＝0.1635moln(NaOH)=c(NaOH)×V(NaOH)V(NaOH)=0.1635/0.400=0.4088L=408.8mL第三十頁，共三十七頁，2022年，8月28日思考題：緩沖溶液既可以用共軛酸堿對混合配制而成，也可用在某種弱酸中加入NaOH或在某種弱堿中加入HCl配制而成。在1L0.1mol·L-1的HAc中加入少量固體NaOH，若溶液體積不變，問總濃度為多少？隨著NaOH的不斷加入，該緩沖溶液的總濃度將如何變化？第三十一頁，共三十七頁，2022年，8月28日二、標準緩沖溶液溶液濃度(molL-1)pH(25℃)pH(30℃)pH(35℃)酒石酸氫鉀(KHC4H4O6)

飽和3.563.553.55鄰苯二甲酸氫鉀(KHC8H4O4)

0.054.014.014.02磷酸鹽(KH2PO4-Na2HPO4)

0.025~0.0256.866.856.84硼砂(Na2B4O7·10H2O)

0.019.189.149.10第三十二頁，共三十七頁，2022年，8月28日pKa1=2.98，緩沖范圍為1.98～3.98pKa2=4.30，緩沖范圍為3.30～5.30體系中有足夠濃度的抗酸、抗堿成分，且兩個緩沖范圍有重合，增強緩沖能力。第三十三頁，共三十七頁，2022年，8月28日緩沖溶液緩沖對酒石酸氫鉀(KHC4H4O6)

H2C4H4O6~HC4H4O6-HC4H4O6-~C4H4O62-鄰苯二甲酸氫鉀(KHC8H4O4)

H2C8H4O4~HC8H4O4-HC8H4O4-~C8H4O42-磷酸鹽(KH2PO4-Na2HPO4)

H2PO4－~HPO42－硼砂(Na2B4O7·10H2O)

HBO2~NaBO2第三十四頁，共三十七頁，2022年，8月28日第五節(jié)血液中的緩沖系正常人血漿的pH值約為7.35~7.456.10正常人血漿pH：第三十五頁，共三十七頁，2022年，8月28日討論：人體內正常血漿中緩沖能力最強的緩沖系是

HCO3--CO2(aq)正常血漿中HCO3--CO2(aq)緩沖系的緩沖比為

20:1HC