南医化学第三章缓冲溶液.ppt

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1、第三章第三章 缓冲溶液缓冲溶液第一节 缓冲溶液及缓冲机制第二节 缓冲溶液的pH第三节 缓冲容量和缓冲范围第四节 缓冲溶液的配制第五节 血液中的缓冲体系 HCl5.001molL-1HAc+NaAc5.00100mL第一节第一节 缓冲溶液及缓冲机制缓冲溶液及缓冲机制 1.0mL1molL-1HCl-3.00pH2.00pH4.98-0.02一、缓冲溶液的组成一、缓冲溶液的组成组成：组成：HAcNaAc共轭酸碱对共轭酸碱对缓冲溶液缓冲溶液(Buffersolution):抵抗外来少抵抗外来少量强酸强碱或稍加稀释量强酸强碱或稍加稀释,pH基本不变。基本不变。缓冲作用缓冲作用(Bufferaction

2、)缓冲溶液对强酸强碱或稀释的抵抗作用。缓冲溶液对强酸强碱或稀释的抵抗作用。NH4ClNH3.H2ONaH2PO4Na2HPO4Tris.HClTris缓冲系缓冲系缓冲对缓冲对二、缓冲机制二、缓冲机制 平衡时，溶液中有较多的HAC分子和AC-。当外加酸时，如HClH+Cl,H+与AC-结合成难电离的HAC分子，同时阻止HAC进一步电离，故不会使溶液中H+急剧增大，从而保持pH基本不变，故AC-为抗酸成分，医学上叫碱储备(Basic reservoir)。如果外加少量硷,则由强碱电离出来的OH-就会与HAc电离出来的H+结合成H2O，这时H+似乎应大大减少，但就电离来说，H+下降，平衡会向着电离方

3、向移动来补充H+，从而不会使H+因加入碱而明显改变，即仍保持pH基本不变。故HAc成为抗碱成分，医学上叫酸储备(acidic reservoir)。NaAcNa+Ac-HAc+H2OH3O+Ac-外加外加NaOHOH-+Na+2H2O+外加外加HClCl-+H+lgH3+O=lg(Ka C0HAc/C0NaAc)=lgKa lg(C0HAc/C0NaAc)pH=pKa+lg(C0NaAc/C0HAc)缓冲溶液pH的计算公式也可写成pH=pKa+lg(C0NaAc/C0HAc)=pKa+lg(C0NaAc V/C0HAcV)pH=pKa+lg(n0NaAc/n0HAc)第二节第二节缓冲溶液的缓冲

4、溶液的pH一、缓冲溶液一、缓冲溶液pH计算公式计算公式HendersonHasselbalch公式公式HB+H2OH3O+B-NaBNa+B-B-HBH3O+=KaB-HBlgH3O+=lgKalgpH=pKa+lg=pKa+lgB-HB共轭碱共轭碱共轭酸共轭酸平 衡 时，已 解 离 部 分 的 浓 度 为C(HB),则HB和B-的平衡浓度分别为HB=C(HB)-C(HB)C(HB)B-=C(NaB)+C(HB)C(NaB)pH=pKa+lg 共轭碱共轭酸上式中浓度均为平衡浓度，共轭碱与共轭酸的浓度比称为缓冲比；两者之和称为缓冲液总浓度。HB的起始浓度为C(HB),NaB的起始浓度为C(NaB

5、),平衡时，已解离部分的浓度为C(HB),则HB和B-的平衡浓度分别为HB=C(HB)-C(HB)C(HB)B-=C(NaB)+C(HB)C(NaB)还可以表示为若使用相同浓度的弱酸及其共轭碱来配制缓冲溶液则上式可改写为 HBNaB总浓度总浓度c(HB)c(NaB)已解离浓度 c(HB)pH=pKa+lgc c(共轭碱共轭碱)c c(共轭酸共轭酸)pH=pKa+lgn(共轭碱共轭碱)n(共轭酸共轭酸)pH=pKa+lgV V(共轭碱共轭碱)V V(共轭酸共轭酸)同一溶液同一溶液用同浓度的共轭用同浓度的共轭酸碱溶液配制酸碱溶液配制则则HB=c(HB)-c(HB)c(HB)B-=c(NaB)+c(

6、HB)c(NaB)平衡时平衡时已解离的已解离的HB浓度为浓度为c(HB)Henderson-Hasselbalch公式意义公式意义pH主要决定于主要决定于pKa，同时与，同时与缓冲比缓冲比有关有关,pKa一定一定,pH随缓冲比而变。随缓冲比而变。缓冲比缓冲比=1,pH=pKa。一定一定T，pH不因稀释而产生明显变不因稀释而产生明显变化，故缓冲溶液又具有一定的抗稀化，故缓冲溶液又具有一定的抗稀释作用。释作用。pH=pKa+lgc(共轭碱共轭碱)c(共轭酸共轭酸)二、缓冲溶液pH的校正例例:(1)计算计算0.2molL-1NH3和和0.08molL-1NH4Cl等体积混合为等体积混合为1L缓冲溶液

7、的缓冲溶液的pH。pKa(NH4+)=9.25例例3-1缓冲系：缓冲系：NH4+NH3=9.25+lg0.1molL-1V 0.04molL-1V=9.65pH=pKa(NH4+)+lgn(NH3)n(NH4+)(2)在上述在上述1L溶液中加入溶液中加入0.010molHCl。pH=9.51(3)在上述在上述1L溶液中加入溶液中加入0.010molNaOH。n(NH3)=(0.100+0.010)mol=0.110moln(NH4+)=(0.040-0.010)mol=0.030molpH=9.81pH=9.65pH=pKa(NH4+)+lgn(NH3)n(NH4+)n(NH3)=(0.100

8、-0.010)mol=0.090moln(NH4+)=(0.040+0.010)mol=0.050mol例例:计算缓冲溶液计算缓冲溶液pH.(1)0.5molL-1HAc0.5molL-1NaAc等体积混合。等体积混合。pKa(HAc)=4.74pH=pKa(HAc)+lgn(Ac-)n(HAc)=4.74=-lg(1.810-5)+lg0.5molL-1V 0.5molL-1V(2)在上述在上述1L溶液中加入溶液中加入0.020molNaOH。n(Ac-)=0.25molL-11L+0.02moln(HAc)=0.25molL-11L0.02molpH=4.81(3)在上述在上述1L溶液中加

9、入溶液中加入0.020mol浓浓HCl。n(Ac-)=0.25molL-11L0.02moln(HAc)=0.25molL-11L+0.02molpH=4.67pH=4.74第三节第三节 缓冲容量和缓冲范围缓冲容量和缓冲范围 一、缓冲容量一、缓冲容量缓缓冲冲溶溶液液的的缓缓冲冲能能力力是是有有限限的的，不不是是无无限限的的。当当其其抗抗酸酸、抗抗碱碱成成分分用用尽尽时时，就失去了缓冲能力。就失去了缓冲能力。缓冲能力的大小用缓冲能力的大小用缓冲容量缓冲容量（）来）来恒量。恒量。缓冲容量缓冲容量(buffercapacity)：单位体积单位体积(V)缓冲溶液的缓冲溶液的pH值改值改变变一个单位一个

10、单位(pH=1)所需加入的强所需加入的强酸或强碱的酸或强碱的物质的量物质的量。越大，缓冲溶液的缓冲能力越强，越大，缓冲溶液的缓冲能力越强，越小，缓冲溶液的缓冲能力越弱。越小，缓冲溶液的缓冲能力越弱。(1)(2)(3)(4)(5)(6)HCl(2)0.1molL-1HAc+NaOHNaOHpH缓冲容量与缓冲容量与pH关系关系(1)0.05molL-1HCl(6)0.02molL-1NaOH1357911130.120.100.080.060.040.020(3)0.2molL-1HAc+NaOH(4)0.05molL-1KH2PO4+NaOH(5)0.05molL-1H3BO3+NaOH(1)缓

11、冲溶液的缓冲溶液的总浓度总浓度c总总越大越大,就越大。就越大。(2)c总总一定时一定时,缓冲比缓冲比等于等于1时时最大。最大。极大极大=0.576c总总（定性要求）（定性要求）影响缓冲容量因素影响缓冲容量因素二、缓冲范围二、缓冲范围(buffereffectiverange)当缓冲比当缓冲比小于小于1/10或大于或大于10/1时时,缓冲溶液基本失去缓冲能力。缓冲溶液基本失去缓冲能力。pH有效变化范围：有效变化范围：pKa1。即即pH=pKa1叫缓冲溶液的缓冲叫缓冲溶液的缓冲范围。范围。二、缓冲范围 当缓冲比 小于1/10或大于10/1时20Kw,caKa500=7.4810-6molL-1pH=5.13KacaH+=2.在在150.00mL，0.1000molL-1的的HAc溶液中，加入溶液中，加入0.1000molL-1NaOH溶液溶液50.00mL，混合均匀，计算该溶液的，混合均匀，计算该溶液的pH值。已知值。已知Ka(HAc)=1.7610-5解解:混合溶液中，混合溶液中，HAc的物质的量的物质的量0.010mol,NaAc的物质的量的物质的量0.005mol,组成缓冲溶液。组成缓冲溶液。pKa=lg1.7610-5=4.75pH=pKa+lgn(NaAc)/n(HAc)=4.75+lg0.005/0.010=4.45谢谢观看