醫(yī)用化學(xué) 第4章 緩沖溶液

醫(yī)用化學(xué)2010級(jí)臨床醫(yī)學(xué)7-8班，9-13-14班參考教材：基礎(chǔ)化學(xué)（第7版），人民衛(wèi)生出版社第四章緩沖溶液BufferSolution學(xué)習(xí)內(nèi)容1.緩沖溶液及緩沖機(jī)制①緩沖溶液及其作用機(jī)制②緩沖溶液的組成2.緩沖溶液pH的計(jì)算①緩沖溶液pH的近似計(jì)算公式②緩沖溶液pH計(jì)算公式的校正3.緩沖容量和緩沖范圍①緩沖容量②

影響緩沖容量的因素及緩沖范圍學(xué)習(xí)內(nèi)容4.緩沖溶液的配制①常用緩沖溶液的配制方法②標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液5.血液中的緩沖系學(xué)習(xí)要求掌握緩沖溶液的概念、組成和緩沖機(jī)理。掌握影響緩沖溶液pH的因素、應(yīng)用Henderson-Hasselbalch方程式計(jì)算緩沖溶液的pH值。掌握緩沖容量的概念、影響因素及有關(guān)計(jì)算。熟悉配制緩沖溶液的原則和方法。了解醫(yī)學(xué)上常用緩沖溶液配方和標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液。熟悉血液中的主要緩沖系及在穩(wěn)定血液pH過(guò)程中的作用。第一節(jié)緩沖溶液及緩沖機(jī)制演示實(shí)驗(yàn)樣品1，0.10mol·L-1NaCl溶液樣品2，含HAc和NaAc均為0.10mol·L-1的混合液操作（1）滴加強(qiáng)酸HCl至c(HCl)=0.010mol·L-1操作（2）滴加強(qiáng)堿NaOH至c(NaOH)=0.010mol·L-1觀察現(xiàn)象：pH的變化程度第一節(jié)緩沖溶液及緩沖機(jī)制結(jié)論

（1）HAc—NaAc混合溶液具有抵抗外來(lái)少量強(qiáng)酸、強(qiáng)堿而保持pH基本不變的能力。（2）在大量的外來(lái)酸堿作用下，pH最終改變，說(shuō)明其抵抗力是有限度的。第一節(jié)緩沖溶液及緩沖機(jī)制緩沖溶液及其作用機(jī)制緩沖溶液（buffersolution）能夠抵抗外來(lái)少量強(qiáng)酸、強(qiáng)堿，或少量稀釋時(shí)可保持其pH基本不變的溶液。緩沖作用（bufferaction）緩沖溶液對(duì)強(qiáng)酸、強(qiáng)堿或稀釋的抵抗作用。第一節(jié)緩沖溶液及緩沖機(jī)制緩沖原理：以HAc-Ac-體系為例共軛酸共軛堿

HAc+H2O←→Ac-+H3O+純HAc液：0.1mol.L-1

0.00132mol.L-1大量微量HAc-NaAc：0.1mol.L-1

0.1mol.L-1大量大量(人為配制)第一節(jié)緩沖溶液及緩沖機(jī)制緩沖原理：以HAc—Ac-體系為例抗酸。侵入少量強(qiáng)酸時(shí)，共軛堿Ac-接收外來(lái)H+，平衡左移，使得溶液H+濃度變化甚微?？箟A。侵入少量強(qiáng)堿時(shí)，OH-與H3O+結(jié)合，平衡右移，共軛酸補(bǔ)充消耗掉的H3O+離子，也使得溶液H+濃度變化甚微。稀釋。假設(shè)稀釋一倍：正向速率V＝K.1/2.[HAc]

逆向速率：V＝K.1/2.[H3O+].1/2.[Ac-]第一節(jié)緩沖溶液及緩沖機(jī)制結(jié)論①緩沖溶液中，同時(shí)含有較大量的抗堿成分和抗酸成分，對(duì)抗的只是外來(lái)的少量強(qiáng)酸、強(qiáng)堿。緩沖作用的一般原理，就是弱電解質(zhì)的解離平衡的移動(dòng)原理。共軛酸是抗堿成分；共軛堿是抗酸成分。第一節(jié)緩沖溶液及緩沖機(jī)制緩沖溶液的組成一般由具有足夠濃度和一定比例的共軛酸堿對(duì)的兩種物質(zhì)組成。共軛酸稱(chēng)為抗堿成分，共軛堿稱(chēng)為抗酸成分。組成緩沖溶液的共軛酸堿對(duì)的兩種物質(zhì)合稱(chēng)為緩沖系(buffersystem)或緩沖對(duì)(bufferpair)。共軛酸共軛堿HAcNH4ClH2PO4-NaAcNH3·H2OHPO42-抗酸成分緩沖系抗堿成分組成示意圖第一節(jié)緩沖溶液及緩沖機(jī)制第一節(jié)緩沖溶液及緩沖機(jī)制常見(jiàn)的緩沖系

Tris：三羥甲基氨基甲烷分子式：C4H11NO3

示性式：C(CH2OH)3NH2結(jié)構(gòu)式：第一節(jié)緩沖溶液及緩沖機(jī)制常見(jiàn)緩沖溶液的組成（1）弱酸及其次級(jí)鹽（2）弱堿及其次級(jí)鹽（3）多元弱酸(堿)的兩種相鄰鹽（4）多元弱酸的一種酸式鹽（5）較濃的強(qiáng)酸或強(qiáng)堿溶液第一節(jié)緩沖溶液及緩沖機(jī)制在實(shí)際應(yīng)用中，還采用酸堿反應(yīng)的生成物與剩余的反應(yīng)物組成緩沖系。弱酸（過(guò)量）+強(qiáng)堿弱堿（過(guò)量）+強(qiáng)酸優(yōu)點(diǎn)：HCl和NaOH

溶液常備試劑，容易獲得。弱酸或弱堿的濃度即緩沖系的總濃度。通常緩沖溶液的pH需要在pH計(jì)監(jiān)控下調(diào)整，滴加強(qiáng)堿/酸易于操作。第二節(jié)緩沖溶液pH的計(jì)算緩沖溶液pH值的近似計(jì)算公式1、Henderson—Hasselbalch方程式以HB代表弱酸，并與B-組成緩沖溶液。

HB

+

H2OH3O+

+

B-第二節(jié)緩沖溶液pH的計(jì)算

Henderson—Hasselbalch方程式的意義緩沖溶液的pH首先取決于pKa

pKa值一定，其pH隨著緩沖比[B-]/[HB]的改變而改變。當(dāng)緩沖比等于l時(shí)，pH等于pKa第二節(jié)緩沖溶液pH的計(jì)算

Henderson—Hasselbalch方程式的應(yīng)用HB在溶液中只少部分解離，且因B-的同離子效應(yīng)，使HB幾乎完全以分子狀態(tài)存在。所以第二節(jié)緩沖溶液pH的計(jì)算

由于c=n/V，所以第二節(jié)緩沖溶液pH的計(jì)算

根據(jù)n=cV，若取儲(chǔ)備液c(B-)=c(HB)第二節(jié)緩沖溶液pH的計(jì)算

例將20mL0.10mol·L-1的H3PO4溶液與30mL0.10mol·L-1的NaOH溶液混合，求所得緩沖溶液的pH=？已知：pKa1=2.16,pKa2=7.21,pKa3=12.32。解:H3PO4+NaOHNa2HPO4+H2O反應(yīng)前20×0.10mmol30×0.10mmol反應(yīng)后1.0mmol1.0mmolNa2HPO4+NaOHNaH2PO4+H2O反應(yīng)前2.0mmol1.0mmol反應(yīng)后1.0mmol1.0mmol第二節(jié)緩沖溶液pH的計(jì)算

緩沖溶液的稀釋值緩沖溶液加水稀釋時(shí)，c(B-)與c(HB)的比值不變，pH的計(jì)算值也不變。但稀釋會(huì)引起溶液離子強(qiáng)度的改變，使HB和B-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。

第二節(jié)緩沖溶液pH的計(jì)算

因稀釋而引起緩沖溶液pH值的變化用稀釋值表示，當(dāng)緩沖溶液的濃度為c時(shí)，加入等體積純水稀釋?zhuān)♂尯笈c稀釋前的pH值之差定義為稀釋值，符號(hào)為ΔpH1/2

稀釋值＞0，表明緩沖溶液的pH值隨稀釋而增加；稀釋值＜0，則表明緩沖溶液的pH值隨稀釋而減少。第二節(jié)緩沖溶液pH的計(jì)算

稀釋值ΔpH1/2/pH單位C總(mo1·L-1)z＝0(如HAc-Ac-)z＝+1(如NH4+-NH3)z＝-1(如H2P04--HPO42-)0.10.028-0.0250.1050.050.023-0.0230.0960.0250.019-0.0190.0820.020.017-0.0170.0790.010.013-0.0130.0650.0050.010-0.0100.0470.00250.007-0.0070.040第三節(jié)緩沖容量和緩沖范圍一、緩沖容量當(dāng)加入過(guò)量的強(qiáng)酸或強(qiáng)堿，緩沖溶液的pH將發(fā)生較大變化，失去緩沖能力。用緩沖容量β作為衡量緩沖能力大小的尺度。定義為β越大，說(shuō)明緩沖溶液的緩沖能力越強(qiáng)。第三節(jié)緩沖容量和緩沖范圍二、影響緩沖容量的因素

1）

緩沖比的影響2）總濃度c總＝[HB]+[B-]的影響第三節(jié)緩沖容量和緩沖范圍三、最大緩沖容量βmax緩沖比越接近1，緩沖容量越大；緩沖比等于1時(shí)，有最大緩沖容量。第