【教学课件】第七节缓冲溶液在医学中的意义.ppt

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1、第七节第七节 缓冲溶液在医学中缓冲溶液在医学中的意义的意义 在人体内各种酶只有在一定在人体内各种酶只有在一定pH值范围值范围的体液中才具有活性。在体外，细胞的培的体液中才具有活性。在体外，细胞的培养、组织切片和细菌的染色、血库中血液养、组织切片和细菌的染色、血库中血液的冷藏，某些药物配制成溶液。的冷藏，某些药物配制成溶液。pH值也要值也要保持恒定。保持恒定。一、血液中的缓冲系一、血液中的缓冲系 血液中的缓冲对主要有：血液中的缓冲对主要有：血浆：血浆：细胞：细胞：碳酸氢盐缓冲系在血液中浓度碳酸氢盐缓冲系在血液中浓度最高，缓冲能力最大，维持血液最高，缓冲能力最大，维持血液正常正常pH值的作用也最重

2、要。值的作用也最重要。二、人体正常二、人体正常pH值的维持值的维持 人体血液的人体血液的pH值为值为7.357.45。血液。血液的的主要缓冲系统存在如下平衡主要缓冲系统存在如下平衡CO2(溶解溶解)+H2O H2CO3 H+HCO3-当当H+增加时，抗酸成分增加时，抗酸成分HCO3-与它结与它结合使上述平衡向左移动，使合使上述平衡向左移动，使H+不发生明显不发生明显改变。当改变。当H+减少时，上述平衡向右移动，减少时，上述平衡向右移动，使使H+不发生明显改变。不发生明显改变。在红细胞内的缓冲对中，以血红蛋白在红细胞内的缓冲对中，以血红蛋白(HHb)和氧合血红蛋白和氧合血红蛋白(HHbO2)最为

3、重要，最为重要，因为血液对因为血液对CO2的缓冲作用主要是靠它们实的缓冲作用主要是靠它们实现的。现的。例如，正常人体代谢产生的例如，正常人体代谢产生的CO2进入进入静脉血液后，绝大部分与红细胞内的血红蛋静脉血液后，绝大部分与红细胞内的血红蛋白离子发生下列反应：白离子发生下列反应：CO2+H2O+HB-HHb+HCO3-反应产生的反应产生的HCO3-由血液运送至肺，并由血液运送至肺，并与氧合血红蛋白作用：与氧合血红蛋白作用：HCO3-+HHbO2 HbO2-+H2O+CO2 总之，由于血液中多种缓冲系的总之，由于血液中多种缓冲系的缓冲作用以及肺、肾的调节作用，正常缓冲作用以及肺、肾的调节作用，正

4、常人血液的人血液的pH值才能以恒定，维持在值才能以恒定，维持在7.357.45之间。之间。本章小节本章小节 能够抵抗外来少量强酸、强碱或能够抵抗外来少量强酸、强碱或稀释，并保持其稀释，并保持其 pH 几乎不变的作用几乎不变的作用称为缓冲作用。具有缓冲作用的溶液称为缓冲作用。具有缓冲作用的溶液为缓冲溶液。为缓冲溶液。电离平衡：在一定温度下，当弱电离平衡：在一定温度下，当弱电解质分子电离成离子的速度与离电解质分子电离成离子的速度与离子又结合成分子的速度相等时，电子又结合成分子的速度相等时，电离过程即达到动态平衡离过程即达到动态平衡 电离常数：电离平衡时，已电离电离常数：电离平衡时，已电离的各离子浓

5、度冪次方乘积与未电离的各离子浓度冪次方乘积与未电离的分子浓度的比值是一常数。的分子浓度的比值是一常数。电离度：在一定温度下，弱电解电离度：在一定温度下，弱电解质在溶液中达到电离平衡时，已电质在溶液中达到电离平衡时，已电离的弱电解质分子数与电离前分子离的弱电解质分子数与电离前分子总数的比率，用符号总数的比率，用符号a表示。表示。已电离的分子数分子总数 同离子效应：在弱电解质溶液中，同离子效应：在弱电解质溶液中，加入一种与弱电解质含有相同离子的加入一种与弱电解质含有相同离子的强电解质时，可使弱电解质的电离度强电解质时，可使弱电解质的电离度降低。降低。盐效应盐效应:当在弱电解质溶液中加入与当在弱电解

6、质溶液中加入与 弱电解质不含相同离子的强电解弱电解质不含相同离子的强电解质盐类时，可使弱电解质的电离度增质盐类时，可使弱电解质的电离度增加，实际上，产生同离子效应的同时，加，实际上，产生同离子效应的同时，必然伴随有盐效应，但盐效应比同离必然伴随有盐效应，但盐效应比同离子效应小得多，当电解质浓度不大时，子效应小得多，当电解质浓度不大时，盐效应可以忽略不计。盐效应可以忽略不计。酸碱质子理论认为：酸碱质子理论认为：酸：凡能给出质子（酸：凡能给出质子（H+）的物质。的物质。碱：凡能接受质子的物质。碱：凡能接受质子的物质。我们把仅相差我们把仅相差1个质子的一对酸、个质子的一对酸、碱称为共轭酸碱对。碱称为

7、共轭酸碱对。酸越强，它的共轭碱就越弱；酸越酸越强，它的共轭碱就越弱；酸越弱，它的共轭碱就越强。两性物质：弱，它的共轭碱就越强。两性物质：既可以给出质子，也能够接受质子的既可以给出质子，也能够接受质子的物质物质。酸碱反应的实质是质子的传递，酸酸碱反应的实质是质子的传递，酸碱反应是两对共轭酸碱对共同作用的碱反应是两对共轭酸碱对共同作用的结果。结果。反应方向：总是由较强的酸或是较强的碱反应方向：总是由较强的酸或是较强的碱 作用向着生成较弱的酸或较弱作用向着生成较弱的酸或较弱 的碱的方向进行。的碱的方向进行。：水的离子积常数。：水的离子积常数。在一定温度下，纯水中在一定温度下，纯水中H3O+离子的平衡

8、离子的平衡浓度与浓度与OH-离子的平衡浓度的乘积为一定值离子的平衡浓度的乘积为一定值（室温下一般为（室温下一般为 ）此关系也适用于任何水溶液。此关系也适用于任何水溶液。共轭酸碱对中的弱酸的共轭酸碱对中的弱酸的Ka，与其共轭碱的与其共轭碱的Kb的乘积等于的乘积等于Kw一元弱酸，弱碱溶液的一元弱酸，弱碱溶液的pH值计算值计算一元弱酸溶液一元弱酸溶液 的最简计算公的最简计算公式，满足的两个条件是，式，满足的两个条件是，和和 。其计算误差。其计算误差 。一元弱碱溶液一元弱碱溶液 的最简公式的最简公式:能够抵抗外来少量强酸、强碱或能够抵抗外来少量强酸、强碱或稀释，并保持其稀释，并保持其 pH 几乎不变的

9、作用几乎不变的作用称为缓冲作用。具有缓冲作用的溶液称为缓冲作用。具有缓冲作用的溶液为缓冲溶液。为缓冲溶液。缓冲溶液是由足够浓度的共轭酸碱对组缓冲溶液是由足够浓度的共轭酸碱对组成，其中共轭酸为抗碱成分，共轭碱为抗酸成，其中共轭酸为抗碱成分，共轭碱为抗酸成分。当加入少量强酸或强碱时，抗酸成分成分。当加入少量强酸或强碱时，抗酸成分和抗碱成分通过弱酸或弱碱的解离平衡移动和抗碱成分通过弱酸或弱碱的解离平衡移动来稳定溶液的来稳定溶液的pH 缓冲溶液缓冲溶液pH的计算式为：的计算式为：缓冲容量缓冲容量是衡量一个缓冲溶液缓冲能是衡量一个缓冲溶液缓冲能力大小的尺度，它取决于缓冲溶液的总浓度力大小的尺度，它取决于

10、缓冲溶液的总浓度和缓冲比。当缓冲比相同时，缓冲比愈接近和缓冲比。当缓冲比相同时，缓冲比愈接近 1，缓冲容量愈大。当缓冲比等于，缓冲容量愈大。当缓冲比等于 1 时，时，缓冲容量缓冲容量最大，当缓冲比相同时，缓冲对最大，当缓冲比相同时，缓冲对的总浓度愈大，缓冲容量也愈大。的总浓度愈大，缓冲容量也愈大。缓冲溶液的理论缓冲范围为缓冲溶液的理论缓冲范围为pKa1。缓冲溶液的配制可按表配制，也可采用缓冲溶液的配制可按表配制，也可采用弱酸弱酸(碱碱)+共轭碱共轭碱(酸酸)、弱酸、弱酸(过量过量)+强碱或弱碱强碱或弱碱(过量过量)+强酸配制。强酸配制。配制一定配制一定pH值的缓冲溶液，应按下列值的缓冲溶液，应

11、按下列原则和步骤进行：原则和步骤进行：（1）选择适当的缓冲对，使所选缓冲）选择适当的缓冲对，使所选缓冲对中共轭酸的对中共轭酸的 pKa 与欲配制的缓冲溶液与欲配制的缓冲溶液的的pH值尽可能相等或接近，偏离的数值值尽可能相等或接近，偏离的数值不应超过缓冲溶液的缓冲范围。不应超过缓冲溶液的缓冲范围。（2）要有一定的总浓度，）要有一定的总浓度，一般在一般在0.05molL-10.20molL-1 之间较宜，之间较宜，其相应的其相应的值在值在0.010.1之间之间。（3）为了使缓冲溶液具有较大的缓冲容量，应）为了使缓冲溶液具有较大的缓冲容量，应尽量使缓冲比接近于尽量使缓冲比接近于1。实际工作，常常使用

12、相。实际工作，常常使用相同浓度的共轭酸、碱溶液配制。用缓冲公式计算同浓度的共轭酸、碱溶液配制。用缓冲公式计算所需同浓度的共轭酸、碱体积混合配置的溶液的所需同浓度的共轭酸、碱体积混合配置的溶液的pH值与实验测得的值与实验测得的pH只是稍有差异的。如果实只是稍有差异的。如果实验要求严格，需用验要求严格，需用pH计进行校正。计进行校正。人体血液是一个缓冲溶液，存在多种人体血液是一个缓冲溶液，存在多种缓冲对。其中最为重要的是缓冲对。其中最为重要的是HCO3-H2CO3，它在血液中的浓度最高，缓冲它在血液中的浓度最高，缓冲能力最大，在维持血液正常能力最大，在维持血液正常 pH(7.357.45)过程中发挥着重要的作用。过程中发挥着重要的作用。