2023學(xué)年完整公開課版緩沖溶液

無(wú)機(jī)與分析技術(shù)基礎(chǔ)化學(xué)教研室葉國(guó)華緩沖溶液若在HAc-NaAc溶液中加大量的酸或堿，溶液的pH就會(huì)發(fā)生明顯的改變。HAc-NaAcHAc-NaAc蒸餾水蒸餾水50ml50ml50ml50ml加甲基紅加1molHCl加酚酞加1molNaOH實(shí)驗(yàn)

組成例：HAc-NaAc、NH3H2O-NH4Cl、NaH2PO4-Na2HPO4等都是緩沖溶液。緩沖溶液大多數(shù)是一對(duì)共軛酸堿對(duì)。一、緩沖溶液的概念和組成概念能抵抗外加少量酸或堿，而自身pH幾乎不變的溶液叫緩沖溶液，其作用叫緩沖作用。

類型1、弱酸及其鹽例：HAc-NaAc、H2CO3-NaHCO3、H3PO4－NaH2PO42、弱堿及其鹽例：NH3H2O-NH4Cl3、多元弱酸的酸式鹽及其次級(jí)鹽例：NaHCO3-Na2CO3、NaH2PO4-Na2HPO4一、緩沖溶液的概念和組成

以HAc-NaAc緩沖系為例：NaAcNa++Ac-HAc+H2OH3O++Ac-

大量大量二、緩沖溶液作用原理

加酸后，溶液中濃度較大的Ac-與所加酸中H+結(jié)合成HAc，而HAc的電離度很小，結(jié)果H+濃度沒(méi)有明顯增加，溶液的pH幾乎不變。加堿后，溶液中濃度較大的HAc與所加堿中OH-結(jié)合成H2O，而H2O的電離度很小，結(jié)果OH-濃度沒(méi)有明顯增加，溶液的pH幾乎不變。H++Ac-HAcHAc+OH-H2O+Ac-二、緩沖溶液作用原理

抗酸抗堿成分：緩沖溶液中較高濃度的物質(zhì)中，能和堿反應(yīng)的物質(zhì)是抗堿成分。能和酸反應(yīng)的物質(zhì)是抗酸成分。如：HAc-NaAc中HAc是抗堿成分，Ac-是抗酸成分。即：緩沖溶液中共軛酸是抗堿成分，共軛堿是抗酸成分。

稀釋對(duì)緩沖溶液的影響:當(dāng)緩沖溶液加水稀釋時(shí)，體系中HAc和Ac-的濃度同時(shí)減小，HAc的電離平衡幾乎不移動(dòng)，H+濃度沒(méi)有明顯改變，溶液的pH同樣幾乎不變。二、緩沖溶液作用原理

若向緩沖溶液中加大量的酸、堿或顯著稀釋時(shí)，溶液中足夠濃度的共軛酸和共軛堿被耗盡，緩沖溶液就不再具有緩沖能力了，因此，緩沖溶液的緩沖能力是有限的。注意

組成緩沖溶液的共軛酸堿對(duì)的電離平衡可表示為：HB+H2OH3O++B-大量大量?jī)蛇吶?duì)數(shù)得：即：三、緩沖溶液的pH計(jì)算

如果Ka很小，弱酸和共軛堿的濃度又比較大時(shí)，則同離子效應(yīng)的作用大，弱酸的離解度很小。(c為起始濃度或分析濃度)這時(shí)，[共軛堿]≈c共軛堿，[弱酸]≈c弱酸可得到上式為弱酸及其共軛堿組成緩沖溶液H+濃度最簡(jiǎn)計(jì)算公式。三、緩沖溶液的pH計(jì)算

若緩沖溶液的體積以V表示，則：上公式可表示為：注意：n的單位統(tǒng)一，及其他物理量的單位統(tǒng)一。三、緩沖溶液的pH計(jì)算

根據(jù)pH+pOH=pKwc共軛酸是緩沖溶液中鹽的濃度。c弱堿是緩沖溶液中堿的濃度。同理，可以推導(dǎo)出弱堿及其共軛酸（如NH3與NH4+）組成的緩沖溶液中[OH-]的最簡(jiǎn)計(jì)算公式：三、緩沖溶液的pH計(jì)算

緩沖容量是指單位體積(1L或1ml)緩沖溶液的pH改變1個(gè)單位時(shí)，所需加入的一元強(qiáng)酸或一元強(qiáng)堿的物質(zhì)的量。用符號(hào)β表示。β——緩沖容量，單位為mol/L·pH；Δn——加入的一元強(qiáng)酸或一元強(qiáng)堿的物質(zhì)的量|ΔpH|——緩沖溶液pH改變的絕對(duì)值。V——緩沖溶液的體積，單位為L(zhǎng)或ml。緩沖容量

1、溶液總濃度當(dāng)緩沖比c共軛酸/c共軛堿一定時(shí),緩沖溶液的總濃度越大，緩沖容量β就越大。反之緩沖容量β就越小。2、共軛酸與共軛堿的濃度比當(dāng)緩沖溶液的總濃度一定時(shí)，緩沖比c共軛酸/c共軛堿越接近于1，緩沖容量β就越大。當(dāng)緩沖比等于1時(shí)（即pH=pKa）時(shí)，緩沖容量β最大。

緩沖范圍是緩沖比為1比10至10比1之間，即溶液在pKa-1到pKa+1之間時(shí)，溶液具有較大的緩沖能力。pH=pKa±1，稱為緩沖范圍。緩沖容量的影響因素

1、選擇合適的緩沖對(duì)。使其中的弱酸(弱堿)的pKa(pKb)盡可能與所配緩沖溶液的pH(pOH)相等或接近，以保證緩沖對(duì)在總濃度一定時(shí)，具有較大的緩沖能力。

如配制pH＝4.8的緩沖溶液可選擇HAc-Ac-緩沖對(duì)，因HAc的pKa＝4.75；又如配制pH＝7的緩沖溶液可選擇NaH2PO4-Na2HPO4緩沖對(duì)，因?yàn)镠3PO4

的pK2＝7.21。四、緩沖溶液的配制

2、組成緩沖對(duì)的物質(zhì)應(yīng)穩(wěn)定、無(wú)毒、不能與反應(yīng)物和生成物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。在選擇藥用緩沖對(duì)時(shí)，還要考慮是否與主藥發(fā)生配伍禁忌等。

3.為使緩沖溶液具有較大的緩沖能力，除注意所配制的緩沖溶液要有一定的總濃度外，還應(yīng)注意濃度過(guò)高會(huì)引起滲透濃度過(guò)大或試劑的浪費(fèi)。一般情況下，緩沖溶液的總濃度范圍在0.05～0.5mol·L-1

之間比較合適。四、緩沖溶液的配制

4.如果pKa(pKb)與要配的緩沖溶pH不相等時(shí)，可按照所需pH，利用公式計(jì)算出弱酸(弱堿)及其共軛堿(共軛酸)的濃度比。5.按照計(jì)算，緩沖溶液配好后，再用pH酸度計(jì)對(duì)所配制緩沖溶液進(jìn)行校正。四、緩沖溶液的配制

解：(1)選緩沖對(duì)：HAc的pKa=4.75，接近5.0，所以選擇HAc-NaAc緩沖對(duì)。a、求所需的濃度比[例]如何配制1000mlpH=5.0的緩沖溶液？(2)計(jì)算用量四、緩沖溶液的配制

b、求所需溶液的體積通常配制是具有中等緩沖能力的緩沖液，一般選濃度為0.1mol/L，緩沖比為1。設(shè)：配制前共軛堿的濃度為c1，緩沖溶液中：四、緩沖溶液的配制

設(shè)：配制前共軛酸的濃度為c2，緩沖溶液中：因?yàn)閏1=c2=0.1，所以得：V共軛堿=1.78V酸四、緩沖溶液的配制

因?yàn)榭傮w積為1000ml，故：V共軛堿

+V酸

=1000ml代入V共軛堿=1.78V酸，得：1.78V酸+V酸=1000V酸=359mlV共軛堿=641ml當(dāng)取共軛堿和酸濃度相等進(jìn)行配制，緩沖溶液中的濃度比，就是所取的體積比。四、緩沖溶液的配制

緩沖對(duì)pKa緩沖對(duì)pKaH3PO4-NaH2PO42.16NaH2PO4-Na2HPO47.21H2C8H4O4-KHC8H4O42.92NH3·H2O-NH4Cl9.25HAc-NaAc4.75NaHCO3-Na2CO310.25H2CO3-NaHCO36.35Na2HPO4-Na3PO412.67常見(jiàn)的緩沖對(duì)

人體血液的pH維持是由于它是緩沖溶液。藥劑生產(chǎn)、藥物的穩(wěn)定性也常通過(guò)緩沖體系來(lái)實(shí)現(xiàn)。人體血液中各緩沖體系

血漿：

H2CO3-NaHCO3、H-蛋白質(zhì)-Na-蛋白質(zhì)NaH2PO4-Na2HPO4

紅細(xì)胞：

H2CO3-KHCO3、KH2PO4-K2HPO4H-血紅蛋白質(zhì)-K-血紅蛋白質(zhì)H-氧合血紅蛋白質(zhì)-K-氧合血紅蛋白質(zhì)五、緩沖溶液在醫(yī)藥學(xué)上的意義

其中人體中主要的緩沖對(duì)是：H2CO3-HCO3-和H2PO4--HPO42-。質(zhì)子傳遞平衡為H2CO3HCO3-+H+當(dāng)體內(nèi)酸性物質(zhì)增加，平衡向左移動(dòng)，形成更多的碳酸，碳酸不穩(wěn)定，分解成二氧化碳和水排出體外。當(dāng)體內(nèi)堿性物質(zhì)增加，平衡向右移動(dòng)，形成更多的水排出體外。五、緩沖溶液在醫(yī)藥學(xué)上的意義

節(jié)小結(jié)

1、緩沖溶液的概念和組成2、緩沖作用原理3、緩沖溶液pH值的計(jì)算4、緩沖溶液的選擇和配制5、緩沖溶液在醫(yī)藥學(xué)上的意義節(jié)小結(jié)難點(diǎn)：1、緩沖溶液pH值的計(jì)算2、緩沖溶液的選擇和配制

思考題

1、影響緩沖溶液pH的因素有哪些？為什么說(shuō)共軛酸的pKa是主要因素？

答：影響緩沖溶液pH的因素有溫度、緩沖對(duì)、緩沖容量、濃度、pKa等。其中pKa是主要的，因?yàn)榫彌_溶液的pH值在pKa+1到pKa-1范圍內(nèi)具有較大的緩沖能力，否則，緩沖溶液的緩沖能力太小，起不到緩沖作用。

思考題

2、某緩沖溶液的共軛堿的

Kb＝l.0×10-6，從理論上推算該緩沖溶液的緩沖范圍是