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基础化学第四章缓冲溶液第一页，讲稿共三十六页哦第四章 缓冲溶液Buffer Solution第二页，讲稿共三十六页哦学习内容1.缓冲溶液及缓冲机制缓冲溶液及其组成缓冲机制2.缓冲溶液pH的计算缓冲溶液pH的近似计算公式缓冲溶液pH计算公式的校正3.缓冲容量和缓冲范围缓冲容量影响缓冲容量的因素第三页，讲稿共三十六页哦学习内容4.缓冲溶液的配制缓冲溶液的配制方法标准缓冲溶液5.血液中的缓冲系第四页，讲稿共三十六页哦学习要求掌握缓冲溶液的概念、组成和缓冲机理。掌握影响缓冲溶液pH的因素、应用Henderson-Hasselbalch方程式计算缓冲溶液pH值。掌握缓冲容量的概念、影响因素及有关计算。熟悉配制缓冲溶液的原则和方法。了解医学上常用缓冲溶液配方和标准缓冲溶液。熟悉血液中的主要缓冲系及在稳定血液pH过程中的作用。第五页，讲稿共三十六页哦第一节 缓冲溶液及缓冲机制1缓冲溶液的缓冲作用和组成实验 样品1，0.10 molL-1 NaCl溶液 样品2，含 HAc 和 NaAc 均为0.10 molL-1的 混合溶液操作：加入强酸 HCl 至 0.010 molL-1观察现象：pH值的变化第六页，讲稿共三十六页哦第一节 缓冲溶液及缓冲机制0.10 molL-1 NaCl溶液NaCl溶液中加入HCl到0.010 molL-1，溶液的pH由7变为2，改变了5个pH单位。第七页，讲稿共三十六页哦第一节 缓冲溶液及缓冲机制0.10 molL-1 HAc 0.10 molL-1 NaAc溶液0.10 molL-1 HAc 0.10 molL-1 NaAc溶液溶液中加入HCl到0.010 molL-1，溶液的pH由4.75变为4.74，改变仅0.01pH单位。第八页，讲稿共三十六页哦第一节 缓冲溶液及缓冲机制1缓冲溶液的缓冲作用和组成结论 HAc NaAc 混合溶液有抵抗外来少量强酸、强碱而保持pH值基本不变的能力。第九页，讲稿共三十六页哦第一节 缓冲溶液及缓冲机制1缓冲溶液的缓冲作用和组成1.缓冲溶液（buffer solution）能抵抗外来少量强酸、强碱或稍加稀释，而保持其pH基本不变的溶液。2.缓冲作用（buffer action）缓冲溶液对强酸、强碱或稀释的抵抗作用。3.缓冲溶液的组成一般由足够浓度的共轭酸碱对的两种物质组成。组成缓冲溶液的共轭酸碱对的两种物质合称为缓冲系(buffer system)或缓冲对(buffer pair)。第十页，讲稿共三十六页哦第一节 缓冲溶液及缓冲机制1缓冲溶液的缓冲作用和组成常见的缓冲系 第十一页，讲稿共三十六页哦第一节 缓冲溶液及缓冲机制1缓冲溶液的缓冲作用和组成在实际应用中，还采用酸碱反应的生成物与剩余的反应物组成缓冲系。弱酸（过量）+强碱强酸+弱碱（过量）优点：HCl 和 NaOH 溶液常备试剂，容易获得。弱酸或弱碱的浓度即缓冲系的总浓度。通常缓冲溶液的pH需要在pH计监控下调整，滴加强碱/酸易于操作。第十二页，讲稿共三十六页哦第一节 缓冲溶液及缓冲机制2缓冲机制以HAcAc-体系为例缓冲溶液存在大量HAc和Ac-，质子转移平衡当加入少量强酸时消耗掉外来的H+离子，质子转移平衡左移，而溶液的pH保持基本不变。H+Ac-HAc当加入少量强碱时质子转移平衡右移，补充消耗掉的H3O+离子，而的pH值保持基本不变。OH-+H3O+2H2O共轭碱称为抗酸成分，共轭酸称为抗碱成分。第十三页，讲稿共三十六页哦第一节 缓冲溶液及缓冲机制2缓冲机制结论结论 由于缓冲溶液中同时含有较大量的抗碱成分和抗酸成分，消耗外来的少量强酸、强碱。它们通过弱酸解离平衡的移动，使溶液H+离子或OH-离子浓度未有明显的变化，因此具有缓冲作用。第十四页，讲稿共三十六页哦第二节 缓冲溶液的pH值 1缓冲溶液pH值的计算公式：HendersonHasselbalch方程式 以HB代表弱酸，并与NaB组成缓冲溶液。第十五页，讲稿共三十六页哦第二节 缓冲溶液的pH值 1缓冲溶液pH值的计算公式1.如何推求HendersonHasselbalch方程式 第十六页，讲稿共三十六页哦第二节 缓冲溶液的pH值 1缓冲溶液pH值的计算公式2.HendersonHasselbalch方程式的意义缓冲溶液的pH首先取决于pKa pKa值一定，其pH值随着缓冲比B-/HB的改变而改变。当缓冲比等于l时，pH等于pKa第十七页，讲稿共三十六页哦第二节 缓冲溶液的pH值 1缓冲溶液pH值的计算公式3.HendersonHasselbalch方程式的应用HB在溶液中只少部分解离，且因B-的同离子效应，使HB几乎完全以分子状态存在。所以第十八页，讲稿共三十六页哦第二节 缓冲溶液的pH值 1缓冲溶液pH值的计算公式由于 c=n/V，所以第十九页，讲稿共三十六页哦第二节 缓冲溶液的pH值 1缓冲溶液pH值的计算公式根据 n=cV，若取储备液 c(B-)=c(HB)第二十页，讲稿共三十六页哦第二节 缓冲溶液的pH值 例 混合 20 mL 0.10 molL-1 的 H3PO4与 30 mL 0.10 molL-1 的 NaOH，所得缓冲溶液的pH=？已知：pKa1=2.16，pKa2=7.21，pKa3=12.32。解第二十一页，讲稿共三十六页哦第二节 缓冲溶液的pH值 2缓冲溶液的稀释值 缓冲溶液加水稀释时，c(B-)与c(HB)的比值不变，计算的pH值也不变。但因稀释而引起溶液离子强度的改变，使HB和B-的活度因子受到不同程度的影响，因此缓冲溶液的pH值也随之有微小的改变。第二十二页，讲稿共三十六页哦第二节 缓冲溶液的pH值 2缓冲溶液的稀释值缓冲溶液的pH值随着稀释的变化用稀释值表示，当缓冲溶液的浓度为c时，加入等体积纯水稀释，稀释后与稀释前的pH值之差定义为稀释值，符号为pH1/2稀释值0，表明缓冲溶液的pH值随稀释而增加；稀释值0，则表明缓冲溶液的pH值随稀释而减少。第二十三页，讲稿共三十六页哦第二节 缓冲溶液的pH值 第二十四页，讲稿共三十六页哦第三节 缓冲容量和缓冲范围一、缓冲容量 缓冲溶液的缓冲能力有一定限度，当加入强酸或强碱过量，缓冲溶液的pH将发生较大的变化，失去缓冲能力。用缓冲容量作为衡量缓冲能力大小的尺度。定义为第二十五页，讲稿共三十六页哦第三节 缓冲容量和缓冲范围二、影响缓冲容量的因素 1）缓冲比的影响 2）总浓度c总HB+B-的影响第二十六页，讲稿共三十六页哦第三节 缓冲容量和缓冲范围三、最大缓冲容量max缓冲比越接近1，缓冲容量越大；缓冲比等于1时，有最大缓冲容量。第二十七页，讲稿共三十六页哦第三节 缓冲容量和缓冲范围四、缓冲范围把缓冲溶液pH=pKa1变化范围称为缓冲范围。第二十八页，讲稿共三十六页哦第三节 缓冲容量和缓冲范围缓冲容量与pH的关系（1）HCl（2）0.1 molL-1 HAc+NaOH（3）0.2 molL-1 HAc+NaOH（4）0.05 molL-1 KH2PO4+NaOH（5）0.05 molL-1 H2BO3+NaOH（6）NaOH第二十九页，讲稿共三十六页哦第三节 缓冲容量和缓冲范围例例 将0.20molL-1HB溶液和0.20molL-1 B-溶液 以9:1的体积比混合，计算缓冲系的缓冲容量。解：解：当V(HB):V(B-)=9:1时c(HB)=c(B-)=第三十页，讲稿共三十六页哦第四节 缓冲溶液的配制一、配制方法1选择合适的缓冲系：（1）pH在pKa1缓冲范围内并尽量接近弱酸pKa。（2）缓冲系的物质必须对主反应无干扰。2配制的缓冲溶液的总浓度要适当：一般总浓度0.05molL-10.2molL-1。3计算所需缓冲系的量：根据Henderson-Hasselbalch方程计算。4校正：需在pH计监控下，对所配缓冲溶液的pH校正。第三十一页，讲稿共三十六页哦第四节 缓冲溶液的配制二、标准缓冲溶液标准缓冲溶液性质稳定，有一定的缓冲容量和抗稀释能力，用来校准pH计。第三十二页，讲稿共三十六页哦第五节 血液中的缓冲系 血浆中：H2CO3-HCO3-H2PO4-HPO42-HnP-Hn-1P-红细胞中：H2b-Hb-(血红蛋白)H2bO2-HbO2-(氧合血红蛋白)H2CO3-HCO3-H2PO4-HPO42-第三十三页，讲稿共三十六页哦第五节 血液中的缓冲系 在这些缓冲系中，碳酸缓冲系H2CO3-HCO3-的浓度最高，在维持血液pH的正常范围中发挥的作用最重要。碳酸缓冲系来源于呼吸作用的二氧化碳溶于血液生成的碳酸，与其离解产生的碳酸氢根离子，以及血液中贮存的碳酸氢根离子达成平衡：第三十四页，讲稿共三十六页哦第五节 血液中的缓冲系 当体内酸性物质增加,HCO3-与H3O+结合，平衡左移；体内碱性物质增加时，H3O+结合OH-，H2CO3(CO2溶解)解离，平衡右移，pH明显改变。HCO3-在一定程度上可以代表血浆对体内所产生的酸性物质的缓冲能力，所以常将血浆中的HCO3-称为碱储。若血液的pH小于7.35，则会发生酸中毒(acidosis)；若pH大于7.45，则发生碱中毒(alkalosis)。若血液的pH小于6.8或大于7.8，就会导致死亡。第三十五页，讲稿共三十六页哦第五节 血液中的缓冲系 正常情况下，HCO3-与CO2溶解的比率为24mmolL-1比1.2mmolL-1，即20/1。37时，若血浆中离子强度为0.16，经校正后，pKa=pKa1 =6.10，pH6.10+lg第三十六页，讲稿共三十六页哦