醫(yī)用基礎(chǔ)化學(xué)課件-第三章緩沖溶液.ppt

1、第三章 緩 沖 溶 液,第一節(jié) 緩沖溶液及緩沖機(jī)制 第二節(jié) 緩沖溶液的pH值 第三節(jié) 緩沖容量和緩沖范圍 第四節(jié) 緩沖溶液的配制 第五節(jié) 血液中的緩沖系,教 學(xué) 要 求,掌握緩沖溶液的組成和緩沖機(jī)制,熟練進(jìn)行緩沖溶液pH值的計(jì)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(xué)上的意義,100mL HCl pH = 5.00,滴加少量強(qiáng)酸、強(qiáng)堿后pH變化很大,滴加1ml 1molL-1HCl,滴加1ml 1molL-1NaOH,100mL 醋酸和醋酸鈉溶液 pH=5.00,滴加少量強(qiáng)酸、強(qiáng)堿pH幾乎不變,滴加1ml 1molL-1HCl,滴加1ml 1molL-1NaOH

2、,實(shí) 驗(yàn) 小 結(jié),100 mL HCl pH = 5.00,滴加1ml 1molL-1HCl,pH=2.00,滴加1ml 1mol L-1NaOH,pH=12.00,100 mL HAc NaAc pH = 5.00,滴加1ml 1molL-1HCl,pH=5.02,滴加1ml 1mol L-1NaOH,pH=4.98,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,緩沖溶液：能夠抵抗外來少量強(qiáng)酸、強(qiáng)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(duì)強(qiáng)酸、強(qiáng)堿或稀釋的抵抗作用,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-,

3、 HCN CN-, H2CO3HCO3-,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,緩沖溶液由有足夠濃度的一對(duì)共軛酸堿對(duì)的兩種物質(zhì)組成,組成緩沖溶液的共軛酸堿對(duì)被稱為緩沖系(buffer system)或緩沖對(duì)(buffer pair)。,二、緩沖機(jī)制,NaAc,Na Ac-,抗酸成分：緩沖對(duì)中的共軛堿,抗堿成分：緩沖對(duì)中的共軛酸,第二節(jié) 緩沖溶液的pH,NaB,Na B-,Henderson-Hasselbalch方程式,緩沖比,公式的幾

4、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,結(jié)論：,緩沖溶液的pH取決于緩沖系中弱酸的pKa， 溫度對(duì)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(shí)，pH基本不變。只有當(dāng)稀釋到一定程度（溶液電離度和離子強(qiáng)度發(fā)生較大變化），溶液pH 會(huì)發(fā)生變化。,緩沖比等于1時(shí)，pHpKa,例題,計(jì)算0.10molL-1NH3 50mL和0.20molL-1 NH4Cl 30mL混合溶液的pH。K(NH3)=1.7910-5,pH9.17,例 題,計(jì)算： 1. 0.50molL-1HAc和0.50molL-1 NaAc混合溶液的pH。 2. 在上述1.0L緩

5、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0.020mol HCl后， 溶液的pH。 K(HAc)=1.7610-5,pH=4.74 pH=4.81 pH=4.67,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(duì)嗎？,答：錯(cuò)！,思考題：,判斷正誤： 0.1molL-1HAc 與0.1molL-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(shí)，所需加入一元強(qiáng)酸或一元強(qiáng)堿的物質(zhì)的量,衡量

6、緩沖能力大小的尺度,def,dn和V一定，|dpH|愈小，愈大，緩沖能力越強(qiáng),加入微小量的一元強(qiáng)酸或一元強(qiáng)堿的物質(zhì)的量,pH的微小改變量,恒大于0,|dpH|和V一定，dn愈大，愈大，緩沖能力越強(qiáng),molL-1pH-1,緩沖容量與緩沖溶液濃度的關(guān)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,影響緩沖容量的因素,(1) 0.05 molL-1 HCl (4) 0.05 molL-1KH2PO4+NaOH (2) 0.1molL-1 HAc+NaOH (5) 0.05 molL-1 H3BO3+NaOH (3) 0.2molL-1

7、 HAc+NaOH (6) 0.02molL-1 NaOH,4.75,影響緩沖容量的因素,3. 緩沖比一定時(shí)，總濃度越大緩沖容量越大,2. 總濃度一定時(shí)，緩沖比為1:1時(shí)，緩沖容量極大,1. 強(qiáng)酸、強(qiáng)堿溶液，濃度越大，緩沖容量越大,4. 不同的緩沖系，c總相同，極大相同,例題：,下列溶液最大的是： A. 1L中含0.06molHAc 與0.03molNaAc B. 1L中含0.05molHAc 與0.04molNaAc C. 1L中含0.02molHAc 與0.07molNaAc D. 1L中含0.01molHAc 與0.08molNaAc,c總都為0 .09mol L-1， 再看緩沖比，哪個(gè)

8、接近1:1，所以選 B,思考題：,判斷正誤： 0.1molL-1 HAc 與0.1molL-1 NaOH等體積混合后，該溶液緩沖容量最大。,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：,pHpKa1,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pKa1范圍內(nèi) pH接近pKa,2. 生物醫(yī)學(xué)中配制緩沖溶液的總濃度要適宜,0.050.2molL1,3. 計(jì)算所需緩沖系各物質(zhì)的量,4. 校正,例題：,已知: H3PO4的各級(jí)酸常數(shù)是pKa1=2.12, pKa2=7.21, pKa3=12.67。 問：欲配制pH = 7.40的緩

9、沖溶液，應(yīng)選擇什么作緩沖對(duì)？,而Ka 2是H2PO4-的酸常數(shù)， H2PO4-作共軛酸， 則共軛堿就是HPO42-,解: pKa2=7.21最接近7.40,應(yīng)該選擇H2PO4-HPO42-作緩沖系,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(gè)緩沖系最好？ A. HAc-NaAc B. NH3-NH4Cl C. NaH2PO4 -Na2HPO4,B 最好, pKNH4+ =14.004.75 = 9. 25,例題：檸檬酸（H3Cit）及鹽是一種多質(zhì)子酸緩沖體系，常用于培養(yǎng)基中。如在 0.20

10、0 molL-1 檸檬酸 500 ml 中，需加入 0.400 molL-1 的NaOH溶液多少毫升，才能配成 pH5.00 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) = 0.2000.500 = 0.100mol = n (H2Cit) + n (HCit2),反應(yīng)耗去NaOH的物質(zhì)的量： n(NaOH)10.0365 + 20.0635 0.1635 mol,n(NaOH)=c(NaOH) V(NaOH),V(NaOH) = 0.1635/0.400 = 0.4088 L

11、 = 408.8mL,思考題：,緩沖溶液既可以用共軛酸堿對(duì)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1L 0.1 molL-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？,二、標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液,pKa1=2.98，緩沖范圍為1.983.98,pKa2=4.30，緩沖范圍為3.305.30,體系中有足夠濃度的抗酸、抗堿成分，且兩個(gè)緩沖范圍有重合，增強(qiáng)緩沖能力。,第五節(jié) 血液中的緩沖系,正常人血漿的pH值約為7.35 7.45,6.10,正常人血漿pH：,討論：,人體內(nèi)正常血漿中緩沖能力最強(qiáng)的緩沖系是 HCO3- CO2(aq),正常血漿中HCO3- CO2(aq)緩沖系的緩沖比為 20:1,HCO3-是血漿中含量最多的抗酸成分，稱為堿儲(chǔ),由肺的呼吸作