大专无机化学PPT课件-缓冲溶液.ppt

化学综合第四课 缓冲溶液同离子效应l一定温度下弱酸HAc在溶液中存在：l若在此平衡系统中加入NaAc，则：l由于体系中被加入了Ac-，所以HAc的离解平衡向_移动，HAc的离解度_l加入强酸HCl的情况呢？l同上 HAc H+ + + Ac NaAc Na+ + + Ac 左左减小减小同离子效应l向弱电解质溶液中加入具有相同离子（阳离子或阴离子）的强电解质后，弱电解质离解度降低的现象l解离平衡发生左移l弱酸中H+浓度降低，弱碱中OH-浓度降低缓冲溶液缓冲溶液 Buffer Solutionl定义：能够抵抗外来少量强酸、强碱或稍加稀释而保持pH基本不变的溶液。l缓冲作用：缓冲溶液对强酸、强碱或稀释的抵抗作用l原理：同离子效应以以HAcNaAc缓冲体系为例：缓冲体系为例：HAc + H2O H3O + + + Ac 因因NaAc的同离子效应的同离子效应抑制了抑制了HAc 的解离的解离体系中存在大量体系中存在大量HAc和和Ac缓冲原理在在HAcNaAc缓冲体系中加入少量强酸时：缓冲体系中加入少量强酸时：HAc + H2O H3O + + + Ac + 外来外来H+平衡移动方向平衡移动方向 平衡移动结果：平衡移动结果：外来外来H+被消耗。溶液被消耗。溶液pH没有明没有明显降低显降低 抗酸缓冲作用抗酸缓冲作用在在HAcNaAc缓冲体系中加入少量强碱时：缓冲体系中加入少量强碱时： 平衡移动结果：平衡移动结果：外来外来OH被消耗。被消耗。HAc 解离补充了解离补充了消耗的消耗的H，pH没有明显升高没有明显升高 抗碱缓冲作用抗碱缓冲作用HAc + H2O Ac + H3O + +缓冲溶液组成l弱酸-弱酸盐l弱碱-弱碱盐l正盐-酸式盐（NaHCO3-Na2CO3）l多元酸-酸式盐（H2CO3-NaHCO3)l同一种多元酸的两种酸式盐l（KH2PO4-K2HPO4）下列各组溶液，有缓冲作用的是A. 0.2 molL-1KClB. 0.02 molL-1 NH3H2OC. 0.2 molL-1 NaH2PO4和0.2 molL-1 Na2HPO4D. 0.01 molL-1HAc和0.2 molL-1HCl下列各组溶液，是否有缓冲作用？下列各组溶液，是否有缓冲作用？A.A. 0.1 mol0.1 molL L-1-1HAc 20mLHAc 20mLB.B. 0.1 mol0.1 molL L-1-1HAc 20mL + 0.1 molHAc 20mL + 0.1 molL L-1-1NaOH 20mLNaOH 20mLC. 0.1 molC. 0.1 molL L-1-1HAc 20mL + 0.1 molHAc 20mL + 0.1 molL L-1-1NaOH 10mLNaOH 10mLHAc + NaOH NaAc + H2OCC缓冲溶液pH的计算l 由一元弱酸HA和相应的盐MA组成缓冲溶液，其中酸和盐的浓度分别为c(酸)和c(盐)，则该溶液的pH为？l 计算一元弱酸及其盐组成的缓冲溶液的通式()(H )()()()pH=-lg-lg=p-lg()()aaaccKcccKKcc酸盐酸酸盐盐缓冲溶液pH的计算l 同理，由一元弱碱BOH和相应的盐BM组成缓冲溶液，其中碱和盐的浓度分别为c(碱)和c(盐)，则该溶液的pH为l 不要求推导和具体计算bb()(OH )()()()pOH=-lg-lg=p-lg()()accKcccKKcc碱盐碱碱盐盐缓冲溶液的特性l 缓冲溶液本身的pH主要取决于弱酸或弱碱的离解常数l 温度对离解常数有影响，故也对缓冲溶液的pH有影响l 缓冲溶液的浓度越大，加入少量酸碱后，其c(酸)/c(盐) 【或c(碱)/c(盐)】的变化小，pH变化也就越小l c(酸)/c(盐) 【或c(碱)/c(盐)】接近1时缓冲能力最大，0.1 c(酸)/c(盐)10时也有缓冲能力缓冲溶液的特性l只有外加酸碱的量与缓冲对的量相比较小时，才有缓冲作用l只能在Ka1的范围内发挥作用l在一定范围内加水稀释时，由于缓冲比不变，缓冲溶液pH值计算结果不变，实际pH值有微小改变。l 稀释过度，缓冲系物质的浓度不足，溶液丧失缓冲能力。缓冲溶液的配制 配制原则配制原则1. 选择合适的缓冲系：选择合适的缓冲系： pH位于缓冲范围内（位于缓冲范围内（pKa1）；）； 不干扰主反应不干扰主反应(无沉淀、配合等副反应无沉淀、配合等副反应)； 医用缓冲体系：无毒、对热稳定、对酶医用缓冲体系：无毒、对热稳定、对酶稳定、能透过生物膜等。稳定、能透过生物膜等。3. 浓度合适：浓度合适： 总浓度过低总浓度过低 缓冲容量过小；缓冲容量过小； 总浓度过高总浓度过高 渗透压过大。渗透压过大。2. 有较好的缓冲能力：有较好的缓冲能力：pKa lgc(酸酸)/c(盐盐) pH使缓冲体系有较大的缓冲容量。使缓冲体系有较大的缓冲容量。生物医学上多用生物医学上多用0.050.2 molL13. 校正：校正：pH计计监测下，加强酸监测下，加强酸/强碱以校正。强碱以校正。 配制步骤1. 根据配制原则选择合适的缓冲系：根据配制原则选择合适的缓冲系：2. 计算所需弱酸等的用量或体积：计算所需弱酸等的用量或体积： 为配制方便常选用同浓度的弱酸和相应的盐溶液等体积混合例例2欲配制欲配制pH = 9.0的缓冲溶液的缓冲溶液应选择应选择NH3-NH4Cl体系，体系，pKb = 4.75，pKa = 9.25例例1 欲配制欲配制pH = 5.0的缓冲溶液的缓冲溶液首先找出与溶液所需控制的首先找出与溶液所需控制的pH值相近的值相近的pK值的弱酸或弱碱值的弱酸或弱碱应选择体系应选择体系NaAc - HAc体系，体系，pKa = 4.76常见缓冲系常见缓冲系溶溶 液液浓度浓度(molL-1)pH(25)温度系数温度系数(pH-1)酒石酸氢钾酒石酸氢钾(KHC4H4O6)饱和，饱和，253.557-0.001邻苯二甲酸氢钾邻苯二甲酸氢钾(KHC8H4O4)0.054.008+0.001KH2PO4Na2HPO40.025，0.0256.865-0.003KH2PO4Na2HPO40.008695，0.030437.413-0.003硼砂硼砂(Na2B4O710H2O)0.019.180-0.008 科学研究、工业生产等许多情况下需要科学研究、工业生产等许多情况下需要控制反应体系的控制反应体系的pH值范围。值范围。人体内的各种体液都具有一定的人体内的各种体液都具有一定的pH值范值范围，如正常人血液的围，如正常人血液的pH值范围为值范围为7.357.45 。细胞正常生理环境、生物体内酶催化反细胞正常生理环境、生物体内酶催化反应等需要稳定的应等需要稳定的pH值环境。值环境。