基礎(chǔ)化學(xué)第四章(緩沖溶液)8

第四章緩沖溶液（buffersolution）

所有的體液均是緩沖溶液。生化反應(yīng)的背景溶液：血漿：pH7.35-7.45大腸液：pH8.3-8.4乳汁：pH6.0-6.91第一節(jié)緩沖溶液及緩沖機(jī)制一、緩沖溶液的緩沖作用和組成H2OH2OpH=7.00指示劑：溴麝香酚藍(lán)pH=2.00H2OpH=12.00+2滴1mol·L-1HCl+2滴1mol·L-1NaOH2NaH2PO4Na2HPO4pH=7.21H2PO4-

-HPO42-pH=7.20pH=7.22NaH2PO4Na2HPO4NaH2PO4Na2HPO4NaH2PO4Na2HPO4pH=7.21+2滴1mol·L-1HCl+2滴1mol·L-1NaOH溴麝香酚藍(lán)3緩沖溶液對(duì)強(qiáng)酸、強(qiáng)堿或稀釋的抵抗作用稱為緩沖作用（bufferaction）。1.緩沖溶液的概念 能抵抗外來少量強(qiáng)酸、強(qiáng)堿或稍加稀釋，而能保持其pH基本不變的溶液，稱為緩沖溶液（buffersolution）。42、緩沖溶液的組成組成：一對(duì)

足夠濃度的共軛

弱酸、弱堿對(duì)。其濃度差不能太大。HAc-Ac-NH4+-NH3共軛酸共軛堿H2PO4-

-HPO42-共軛

弱酸、弱堿對(duì)間相差一個(gè)質(zhì)子5抗堿成分抗酸成分HAc-Ac-NH4+-NH3共軛酸共軛堿H2PO4-

-HPO42-弱酸及其對(duì)應(yīng)的鹽弱堿及其對(duì)應(yīng)的鹽多元酸的酸式鹽及其對(duì)應(yīng)的次級(jí)鹽6例.下列各組溶液，有緩沖作用的是A.0.2mol·L-1KClB.0.02mol·L-1NH3·H2OC.0.2mol·L-1NaH2PO4和0.2mol·L-1Na2HPO4D.0.01mol·L-1HAc和0.2mol·L-1HCl(C)例：下列各組溶液，是否有緩沖作用？0.1mol·L-1HAc20mL0.1mol·L-1HAc20mL+0.1mol·L-1NaOH20mLC.0.1mol·L-1HAc20mL+0.1mol·L-1NaOH10mLHAc

+NaOH

NaAc+H2O7二、緩沖溶液的緩沖機(jī)制緩沖溶液：HAc-NaAc加入H3O+，平衡Ac-抵消H3O+，Ac-：抗酸成分加入OH-，OH-+H3O+2H2O平衡HAc補(bǔ)充消耗的H3O+，HAc：抗堿成分HAc

+H2O?H3O++Ac-NaAc

Na++Ac-8第二節(jié)緩沖溶液的pH一、緩沖溶液pH值的計(jì)算公式pH=pKaθ+lg{[B-]/[HB]}HB--B-共軛酸共軛堿酸常數(shù)平衡濃度p代表-lgpKaθ=-lg(1.76×10-5)=4.75如Kaθ=1.76×10-5,9pH=pKaθ+lg[c(B-)/c(HB)]n=cVpH=pKaθ+lg[n(B-)/n(HB)][B-]=c(B-)，[HB]=c(HB)起始濃度在緩沖體系中解釋：緩沖溶液稍加稀釋而pH保持不變10注意：對(duì)多元酸酸式鹽及其次級(jí)鹽的緩沖系要注意公式的內(nèi)容；例如：H3PO4—NaH2PO4NaH2PO4—Na2HPO4Na2HPO4—Na3PO4P58，例4-1，4-211[例]將0.10mol

L-1HAc溶液50mL和0.10mol

L-1NaAc溶液30mL混合，計(jì)算混合溶液的pH值，已知HAc的pKaθ

=4.74。pH=pKaθ

+lg[n(Ac-)/n(HAc)]=4.74+lg[0.10×30/0.10×50]=4.5212[例]將0.10mol

L-1HAc溶液50mL和0.10mol

L-1NaAc溶液30mL混合，計(jì)算混合溶液的pH值，已知HAc的pKaθ

=4.74。pH=pKaθ

+lg[c(Ac-)/c(HAc)]=4.74+lg=4.52c(HAc)=0.10×50/80mol

L-1

c(Ac-)=0.10×30/80mol

L-1

0.10×30/800.10×50/8013[例]將0.10mol

L-1NH3溶液50mL和0.10mol

L-1NH4Cl溶液30mL混合，計(jì)算混合溶液的pH值，已知NH3的Kbθ

=1.79

10-5。pKaθ=14-pKbθ=14+lg（1.79

10-5）=9.25pH=pKaθ+lg[n(NH3)/n(NH4+)]=9.25+lg[0.10×50/0.10×30]=9.4714例1.將100ml0.50mol/LNH3.H2O與60ml0.50mol/LHCl混合（1）求此溶液pH值。（2）加入0.1克NaOH，求pH值。（3）加入1.5ml1mol/LHCl，求pH值。15解：50mmol30mmol反應(yīng)初反應(yīng)終30mmol20mmol例1.將100ml0.50mol/LNH3.H2O與60ml0.50mol/LHCl混合（1）求此溶液pH值。16（2）（3）加入0.1克NaOH9.02加入1.5mmolHCl17例2.取0.1mol/L某一元弱酸50ml與20ml0.1mol/LKOH混合，將此溶液稀釋至100ml，測(cè)得該溶液pH為5.30，求一元弱酸的Ka。解：18二、影響緩沖溶液pH值的因素1.pKaθ(酸常數(shù))2.c(B-)/c(HB)緩沖比pH=pKaθ

+lg[c(B-)/c(HB)]19第三節(jié)緩沖容量和緩沖范圍一、緩沖容量（buffercapacity）緩沖溶液的體積相等|dpH|為加入等量酸、堿后pH的變化值緩沖容量(

)：衡量緩沖能力AB|dpH|A小于|dpH|B緩沖能力強(qiáng)20211、緩沖容量(

)定義使單位體積緩沖溶液的pH改變1個(gè)單位時(shí),所需加入的強(qiáng)酸、強(qiáng)堿的物質(zhì)的量。單位：mol/L·pH或mmol/L·pH2、影響緩沖容量的因素總濃度c總c總=[共軛酸]+[共軛堿]，c總

β

緩沖比，[共軛堿]/[共軛酸]=b

/aa=b時(shí)β最大baseacid22二、緩沖范圍緩沖比1:1，β最大；緩沖比離1:1愈遠(yuǎn)，β愈小，甚至沒有緩沖作用∴緩沖比10/1～1/10，pH：pKaθ+1～pKaθ-1（緩沖范圍）NaH2PO4-Na2HPO4組成的緩沖溶液pKa2θ=7.21理論緩沖范圍：6.21-8.2123NH3-NH4Cl組成的緩沖溶液pKbθ=4.75理論緩沖范圍：3.75-5.75（錯(cuò)誤）(pKaθ=14.00-4.75=9.25)應(yīng)該：8.25-10.25實(shí)際緩沖范圍與理論緩沖范圍有誤差24例.下列各緩沖溶液，緩沖容量最大的是A.500ml中含有0.15molHAc和0.05molNaAcB.500ml中含有0.05molHAc和0.15molNaAcC.500ml中含有0.10molHAc和0.1molNaAcD.1000ml中含有0.15molHAc和0.05molNaAcE.1000ml中含有0.10molHAc和0.1molNaAc25第四節(jié)緩沖溶液的配制一.緩沖溶液配制方法實(shí)際中我們需要配緩沖溶液,一般分四步：1.選擇合適的緩沖對(duì)26例：欲配pH=4.5緩沖溶液，可選擇(B)第四節(jié)緩沖溶液的配制一.緩沖溶液配制方法實(shí)際中我們需要配緩沖溶液,一般分四步：1.選擇合適的緩沖對(duì)273、計(jì)算緩沖比4、校正2、確定總濃度0.05～0.2mol/L28例1：如何配制pH=5.00的緩沖溶液100m1?

(1)選擇緩沖系pH=5.00 HAc的pKa=4.75選HAc—NaAc緩沖系(2)確定總濃度29設(shè)取Vml0.1mol/L的NaAc則HAc為(100-V)ml根據(jù)將64ml0.10mol/LNaAc與36ml0.1mol/LHAc混合，就可配pH=5.00的緩沖溶液30例2.如要配置pH=5.10緩沖液100ml需在6mol/LHAc10ml中加入2mol/LNaOH多少ml？31例3.在濃度為0.05mol/L的Tris(三—羥甲基—甲氨)溶液50ml中，加入濃度為0.05mol/L的HCl溶液多少毫升，用水稀釋到100ml后溶液的pH值為7.40?(已知Tris·HCl的pKa=8.17)TrisTris·HCl32解:設(shè)需加入HCl溶液xml例3.在濃度為0.05mol/L的Tris(三—羥甲基—甲氨)溶液50ml中，加入濃度為0.05mol/L的HCl溶液多少毫升，用水稀釋到100ml后溶液的pH值為7.40?(已知Tris·HCl的pKa=8.17)33P63表4-3，表4-4醫(yī)學(xué)上廣泛使用緩沖溶液配方表常用緩沖系：PBS(H2PO4--HPO42-)NaCl：調(diào)節(jié)至等滲34細(xì)胞培養(yǎng)的緩沖系統(tǒng)pH在7.2-7.4緩沖體系：NaHCO3-CO2培養(yǎng)箱：5%CO2，培養(yǎng)液：1.97g/LNaHCO3指示劑：酚紅，酸性培養(yǎng)液呈橙黃色，堿性培養(yǎng)液呈深紅色。35分子克隆常用緩沖液TE：10mmol/LTris.Cl+1mmol/LEDTASTE(或稱TEN)：10mmol/LTris.Cl(pH8.0)1mmol/LEDTA(pH8.0)0.1mol/LNaClSTET：10mmol/LTris.Cl(pH8.0)1mmol/LEDTA(pH8.0)0.1mol/LNaCl5%TritonX-100TNT：10mmol/LTris.Cl(pH8.0)150mmol/LNaCl0.05%Tween2036常用的電泳緩沖液Tris-乙酸（TAE）：0.04mol/LTris-乙酸+0.001mol/LEDTATris-磷酸（TPE）：0.09mol/LTris-磷酸+0.002mol/LEDTATris-硼酸（TBE）：0.045mol/LTris-硼酸+0.001mol/LEDTA堿性緩沖液：50mmol/LNaOH+1mmol/LEDTATris-甘氨酸：25mmol/LTris+250mmol/L甘氨酸+0.1%SDS37二.標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液P64表4-5中所列物質(zhì)，為什么可單獨(dú)配制緩沖溶液？1.硼