医用化学第五章电解质溶液.ppt
医用化学第五章电解质溶液现在学习的是第1页，共30页一、强电解质溶液一、强电解质溶液（一）离子相互作用理论强电解质的解离度都小于100%（二）活度和活度系数活度有效浓度公式公式5.1，5.2现在学习的是第2页，共30页 二二.弱电解质溶液弱电解质溶液 (一一) 解离平衡和解离常数解离平衡和解离常数 HAc+H2OH3O+Ac-HAc+Ac-H+简写为简写为： 注意：注意：1. ka是弱酸解离常数，反映解离能力是弱酸解离常数，反映解离能力 的相对强弱的相对强弱 2. ka只随温度改变，不随浓度改变只随温度改变，不随浓度改变HAcAcHKa现在学习的是第3页，共30页( (二）一元弱碱的解离平衡二）一元弱碱的解离平衡B- + H2O HB + OH-Kb = HBOH-B-Kb为弱碱的解离常数，表示弱碱的相对常数（三）解离度（三）解离度现在学习的是第4页，共30页1同离子效应同离子效应 平衡向左移动，解离度减小平衡向左移动，解离度减小 定义：在弱电解质溶液中，加入与该弱电解质具有相同离子定义：在弱电解质溶液中，加入与该弱电解质具有相同离子 的易溶强电解质，导致弱电解质的解离度降低。的易溶强电解质，导致弱电解质的解离度降低。2盐效应盐效应 平衡向右移动，解离度增大平衡向右移动，解离度增大HAc+Ac-H+HAc+Ac-H+三、同离子效应和盐效应三、同离子效应和盐效应+NaAc=Na+Ac-+=Na+NaClCl-现在学习的是第5页，共30页第二节第二节 酸碱平衡酸碱平衡酸碱理论的发展酸碱理论的发展酸碱离子理论（阿累尼乌斯酸碱离子理论（阿累尼乌斯Arrhenius ） 酸碱质子理论酸碱质子理论现在学习的是第6页，共30页 酸碱质子理论认为凡是能给出质子的物质都是酸碱质子理论认为凡是能给出质子的物质都是酸酸( (如：如：HAcHAc，NHNH4 4+ +, ,H H2 2POPO4 4- -,HCl,HCl等等););凡是能与质子结凡是能与质子结合的物质都是碱合的物质都是碱( (如：如：NHNH3 3,PO,PO4 43-3-, ,H H2 2POPO4 4- -,Cl,Cl等等 ) )。 酸碱质子理论酸碱质子理论（一）酸碱的定义（一）酸碱的定义HBH+B-+酸质子碱+酸给出质子后，剩余的部分就是碱，碱接受质子之酸给出质子后，剩余的部分就是碱，碱接受质子之后变成酸，共轭关系后变成酸，共轭关系 酸和碱不是绝对的酸和碱不是绝对的现在学习的是第7页，共30页酸酸能给出质子能给出质子H+的物质的物质HAcH+Ac-NH4+H+NH3碱碱能接受质子能接受质子H+的物质的物质H+Ac-HAcNH3+H+NH4+共轭酸碱对共轭酸碱对现在学习的是第8页，共30页 二二. 酸碱反应的实质酸碱反应的实质HA1 + B2 A1- + HB2+H+酸碱反应的本质：两个共轭酸碱对之间转移酸碱反应的本质：两个共轭酸碱对之间转移 质子的反应质子的反应酸碱反应进行方向：强酸与强酸反应，酸碱反应进行方向：强酸与强酸反应， 形成较弱的酸和较弱的碱形成较弱的酸和较弱的碱现在学习的是第9页，共30页三、共轭酸碱对共轭酸碱对Ka、Kb的关系：的关系： KaKb=Kw +H2OH3O+-AHA+H2O+-AHAOH-Ka=H3O+ A-HA=A-HAKbOH-现在学习的是第10页，共30页 共轭酸酸性越大共轭酸酸性越大,其共轭碱的碱性越小其共轭碱的碱性越小v例：已知例：已知NH3的的Kb=1.8*10-5，求，求NH4+的的Ka值。值。解：解：Ka*Kb=Kw Ka=1.0*10-14/1.8*10-5=5.6*10-10现在学习的是第11页，共30页例例:已知已知HAc的的Ka为为1.810-5，计算，计算Ac-的的Kb。解：解： Ac-1是是HAc的共轭碱，由公式可得：的共轭碱，由公式可得：Kb = = = KwKa1.010-141.810-55.610-10酸和碱的离解常数具体反映了酸碱的强度，酸的酸和碱的离解常数具体反映了酸碱的强度，酸的Ka越大，酸就越强；若碱越大，酸就越强；若碱Kb的越大，碱就越强，的越大，碱就越强，在共轭酸碱对中，酸在共轭酸碱对中，酸Ka的越大，则碱的的越大，则碱的Kb越小越小现在学习的是第12页，共30页第三节第三节 溶液的酸碱性及溶液的酸碱性及PHPH值计算值计算一、水的质子自递平衡一、水的质子自递平衡Kw H+OH-水的离子积常数水的离子积常数25oC时，Kw = 1.00 10-14H+ = OH- = 1.00 10-7 (molL-1)现在学习的是第13页，共30页PHPH定义定义PH = -lgH+PH = 7 溶液显中性溶液显中性 PH 7 溶液显碱性溶液显碱性 PH 7 溶液显酸性溶液显酸性PH越小，溶液酸性越强；越小，溶液酸性越强； PH越大，溶液碱性越强越大，溶液碱性越强二、溶液的酸碱性表示二、溶液的酸碱性表示现在学习的是第14页，共30页v 人体各种体液的酸碱值：人体各种体液的酸碱值：v 血清：血清：7.357.45v 成人胃液：成人胃液：0.91.5v 儿童胃液：儿童胃液：5.0表5-4三、三、 酸、碱溶液酸、碱溶液pH值的计算值的计算 现在学习的是第15页，共30页（一（一）ClHHCl一元强酸（碱）溶液一元强酸（碱）溶液pHpH值的计算：值的计算：求求 0.1mol/LHCl0.1mol/LHCl、NaOHNaOH的的pHpH值：值：完全电离，氢离子浓度完全电离，氢离子浓度0.1mol/L,pH=10.1mol/L,pH=1完全电离，氢氧根离子浓度完全电离，氢氧根离子浓度0.1mol/L, poH=1,pH=13OHNaNaOH现在学习的是第16页，共30页(二)一元弱酸(碱)的pH值的计算v当当CKa 20Kw, C/Ka500, H+=(KaC)1/2 v当当CKb 20Kw ,C/Kb500, OH-=(KbC)1/2 现在学习的是第17页，共30页例 计算0.100mol.L-1NaAc溶液的 pH值。 解解 ： 已知已知HAc的的Ka=1.76*10-5 Kb AC-=Kw/Ka =1.0 10-14 /1.7610-5 =5.68 10-10pOH=-lgOH-=-lg7.5410-6=5.12pH=14-pOH=14-5.12=8.88现在学习的是第18页，共30页例 计算0.100mol.L-1NH4Cl溶液的 pH值。 pH = -lgH3+O= -lg7.5410-6 =5.12解解:Ka=Kw/Kb=1.0 10-14 /1.7610-5=5.68 10-10H3+O=Kac=5.6810-100.10=7.5410-6现在学习的是第19页，共30页第二节第二节 缓冲溶液缓冲溶液(buffer solution)(buffer solution) ( 一一) 缓冲作用与缓冲溶液缓冲作用与缓冲溶液: 能对抗外来少量强酸、强碱或稍加稀释而保持能对抗外来少量强酸、强碱或稍加稀释而保持溶液溶液pH值基本不变的作用叫做值基本不变的作用叫做缓冲作用缓冲作用;具有具有缓冲作用的溶液缓冲作用的溶液,叫做叫做缓冲溶液缓冲溶液。 一、一、缓冲溶液的组成及缓冲原理缓冲溶液的组成及缓冲原理现在学习的是第20页，共30页现在学习的是第21页，共30页（二）缓冲溶液的组成（二）缓冲溶液的组成1弱酸及其对应的盐 例如：HAc-NaAc 2弱碱及其对应的盐 例如：NH3-NH4Cl3多元弱酸的酸式盐及其对应的次级盐。 例如：NaHCO3-Na2CO3缓冲溶液由较高浓度的共轭酸和它的缓冲溶液由较高浓度的共轭酸和它的 共轭碱组成共轭碱组成现在学习的是第22页，共30页 以以HAc-NaAc缓冲溶液为例缓冲溶液为例（）HAc + H2OH3O+ + Ac- NaAc Na+ + Ac- 少量少量H+平衡向左移动平衡向左移动共轭碱是抗酸成分共轭碱是抗酸成分（三）缓冲溶液的作用原理（三）缓冲溶液的作用原理现在学习的是第23页，共30页以以HAc-NaAc缓冲溶液为例（缓冲溶液为例（）：）：HAc + H2OH3O+ + Ac- NaAc Na+ + Ac- 少量少量OH-平衡向右移动平衡向右移动共轭酸是抗碱成分共轭酸是抗碱成分现在学习的是第24页，共30页二、缓冲溶液二、缓冲溶液pH的计算的计算(Henderson-Hasselbalch(Henderson-Hasselbalch公式公式) )PH = PKa + lg c(A-)c(HA)A-HA= PKa + lgc(A-)c(HA) 缓冲比c(A-) + c(HA) 缓冲溶液的总浓度现在学习的是第25页，共30页根据缓冲溶液的计算公式可知：根据缓冲溶液的计算公式可知：1、缓冲溶液的缓冲溶液的pH值主要取决于共轭酸碱对中弱酸值主要取决于共轭酸碱对中弱酸 的的Ka值，其次，取决于缓冲溶液的缓冲比值，其次，取决于缓冲溶液的缓冲比 2、对于同一缓冲对的缓冲溶液，其对于同一缓冲对的缓冲溶液，其pH值只取决于值只取决于 缓冲比，改变缓冲比，缓冲溶液的缓冲比，改变缓冲比，缓冲溶液的pH值也随之改值也随之改 变变,当缓冲比为当缓冲比为1时，缓冲溶液的时，缓冲溶液的pH=pKa3、适当稀释缓冲溶液，缓冲比不变，计算的适当稀释缓冲溶液，缓冲比不变，计算的pH值值 亦不变，但加入大量水稀释时，使亦不变，但加入大量水稀释时，使pH值略有升高，值略有升高， 称为稀释效应称为稀释效应。现在学习的是第26页，共30页 例例: 1L缓冲溶液中含有缓冲溶液中含有0.10molHAc和和0.20molNaAc, 求该缓冲溶液的求该缓冲溶液的pH值。值。解：该缓冲溶液中含有解：该缓冲溶液中含有HAc-NaAc缓冲对缓冲对 又又 Ka(HAc) =1.7610-5 Ca =0.10molL-1 Cb = 0.20 molL-1 pH =CbCa0.200.10pKa + lg = 4.75 + lg=5.05现在学习的是第27页，共30页例例: 将将100ml0.10molL-1盐酸溶液加入到盐酸溶液加入到400ml0.10 molL-1 氨水中，求混合后溶液的氨水中，求混合后溶液的PH值，已知值，已知Kb(NH3) =1.7610-5 解：加入的盐酸完全与氨反应：解：加入的盐酸完全与氨反应： NH3 + H+ = NH4+ 混合后，溶液中各组分的浓度为：混合后，溶液中各组分的浓度为：Ca = 1000.1400+100= 0.02(molL-1)Cb = 4000.101000.10400 +100= 0.06 (molL-1)pKa = pKa(NH4+ ) = 9.25pH = pKa + lgCbCa = 9.25 + lg0.060.02 =9.73现在学习的是第28页，共30页三、缓冲容量与缓冲范围三、缓冲容量与缓冲范围影响缓冲容量的因素影响缓冲容量的因素1.1.总浓度总浓度2.2.缓冲比缓冲比 缓冲范围：缓冲范围： pH值大致在值大致在pKa-1至至pKa+1约两个约两个pH单位范围内单位范围内 （一）缓冲容量（一）缓冲容量（buffer capacity） = nV|pH|缓冲容量（缓冲容量（）在数值上等于使1L缓冲溶液值改变1个pH单位时，所需加入一元强酸或一元强碱的物质的量= 2.3 c(B-) c(HB)c(B-) + c(HB)现在学习的是第29页，共30页（二）缓冲容量与总浓度、缓冲比的关系：（二）缓冲容量与总浓度、缓冲比的关系： 1、 选用适当的缓冲对，使缓冲对中弱酸的选用适当的缓冲对，使缓冲对中弱酸的Ka值尽可能值尽可能 接近实际要求的值，从而使缓冲溶液的缓冲比接近接近实际要求的值，从而使缓冲溶液的缓冲比接近 1:1，所配制溶液的，所配制溶液的pH值在缓冲对的缓冲范围内值在缓冲对的缓冲范围内 ， 具有较大的缓冲容量。具有较大的缓冲容量。2、 要有适当的总浓度，保证缓冲溶液中有足够的要有适当的总浓度，保证缓冲溶液中有足够的. 抗酸抗酸 成分和抗碱成分。总浓度太小，成分和抗碱成分。总浓度太小，值较小，但总浓度值较小，但总浓度 也不宜过大，一般控制在也不宜过大，一般控制在0.050.20 molL-1之间，之间， 值约在值约在0.010.1 molL-1 pH-1。注：注：在实际工作中常用相同浓度的弱酸，共轭碱在实际工作中常用相同浓度的弱酸，共轭碱按一定体积比来混合。按一定体积比来混合。pH = pKa(HA) + lg VA-VHA现在学习的是第30页，共30页
