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1、 第三章 缓冲溶液 内容提要l l 缓冲溶液的组成及缓冲作用机制缓冲溶液的组成及缓冲作用机制l l缓冲溶液的缓冲溶液的pH值计算公式值计算公式l l缓冲容量和缓冲范围缓冲容量和缓冲范围l l缓冲溶液的配制缓冲溶液的配制l l缓冲溶液在医学上的意义缓冲溶液在医学上的意义 1原溶液1LpH外加物质/molpHpH纯水7.000.01HCl2.057.000.01NaOH12.050.1molL-1HAc+0.1molL-1NaAc4.750.01HCl4.660.094.750.01NaOH4.840.09我们把溶液具有抵抗外来少量强酸、强碱或少量水稀释而保持pH值基本不变的作用称为缓冲作用。具有
2、缓冲作用的溶液称为缓冲溶液。较浓的强酸或强碱也具有缓冲作用，为什么？返回第一节 缓冲溶液及缓冲机制 2缓冲溶液的组成由足够浓度的共轭酸碱对两种物质组成的。例如：HAcNaAc、NH3-NH4Cl、NaH2PO4-Na2HPO4等。（强酸或强碱缓冲溶液除外）组成缓冲溶液的共轭酸碱共轭酸碱对被称为缓冲系(buffer system)或缓冲对(buffer pair)。抗酸组分、抗碱组分返回3缓冲作用原理缓冲溶液由共轭酸碱对组成，存在质子转移平衡，以HAc-Ac-为例。HAc +H2O =H3O+Ac-大量 少量 大量加入少量强酸，？Ac-为抗酸组分加入少量强碱，？HAc为抗碱组分缓冲溶液的缓冲能力
3、是有限的，与抗酸成分和抗碱成分的含量有关。返回强酸、强碱作缓冲溶液的缓冲机制不同。4HBH2OH3OBpKa为弱酸的酸常数的负对数B-/HB称为缓冲比缓冲比。由于共轭酸碱对HB、B均为大量，存在较强的同离子效应，故HB解离的部分很少，可近似认为HBc(HB)、B c(B)。6适合各种方式配置7由上式可知：pH值首先取决于缓冲系中弱酸的酸常数Ka值，Ka值又与温度有关，所以温度对缓冲溶液pH值也是有影响的。同一缓冲系的缓冲溶液，pKa值一定，其pH值随着缓冲比的改变而改变。缓冲溶液加水稀释时，n(B-)与n(HB)的比值不变，则由上式计算的pH值也不变。但大量稀释时，会引起溶液离子强度的改变，使
4、HB和B-的活度因子受到不同程度的影响，缓冲溶液的pH值将会随之有极小的变化。返回8影响缓冲容量的因素c总=HB+B-，称为缓冲溶液总浓度从上式可以看出：影响缓冲容量的因素有c总、HB及B。B-及 HB决定缓冲比，所以影响缓冲容量的因素有：c总总和缓冲比和缓冲比。当HB=B-=c总/2时，缓冲容量有极大值。极大极大2.303(c总总/2)(c总总/2)/c总总0.576c总总证证明明10同一缓冲系，缓冲比越远离1，缓冲容量越小，当缓冲比大于10或小于0.1时，可认为缓冲溶液已基本失去缓冲能力。一般认为pH=pKa1为缓冲溶液的有效区间，称为缓冲溶液的缓冲范围缓冲范围。此时，缓冲比在101/10
5、之间。返回11缓冲容量与pH值的关系(+NaOH固体)(1)0.05 molL-1 HCl(2)0.1 molL-1 HAc(3)0.2 molL-1 HAc(4)0.05 molL-1 KH2PO4(5)0.05 molL-1 H3BO3(6)0.05 molL-1 NaOH 13缓冲范围缓冲范围pHpKa1为缓冲作用的有效区间，称为缓冲溶液的缓冲范围。不同缓冲系，因各自弱酸的pKa值不同，所以缓冲范围也各不相同。15第四节 缓冲溶液的配制 所选缓冲系物质应稳定、无毒，不能与溶液中的反应物或生成物发生作用。1.选择合适的缓冲系使所需配制的缓冲溶液的pH值在所选缓冲系的缓冲范围(pKa1)之内
6、，并尽量接近弱酸的pKa值，这样所配制的缓冲溶液可有较大的缓冲容量。1618返回标准缓冲溶液19酒石酸氢钾：由于HC4H4O6的离解与水解，溶液中存在有浓度较大的C4H4O62与H2C4H4O6分子，pKa1=2.98，缓冲范围为1.983.98pKa2=4.30，缓冲范围为3.305.30足够的抗酸、抗碱成分浓度，且两个缓冲范围有重合，增强缓冲能力。邻苯二甲酸氢钾的情况与此类似。硼砂：B4O72H2O2HBO22BO2返回20第五节缓冲溶液在医学上的意义第五节缓冲溶液在医学上的意义正常人血浆的pH值约为7.357.45血浆中最重要的缓冲对是CO2(溶解)HCO3。(pKa1=6.10)正常人
7、血浆中HCO3-和CO2(aq)浓度分别为0.024molL-1和0.0012molL-1 21pH=6.10+lg(0.024/0.0012)=7.40人体血浆内重要 的缓冲对的缓冲比为20/1，超出缓冲范围，为什么能起缓冲作用？敞开体系，与外界有物质与能量的交换，肺肺的呼吸作用与肾肾的生理功能获得补偿或调节，使得血液中的HCO3-和CO2(aq)的浓度保持相对稳定。返回血浆中的HCO3-称为碱储，抗酸成分酸中毒，碱中毒？22例题4：柠檬酸（H3Cit）及盐是一种多质子酸缓冲体系，常用于培养基中。如在 0.200 molL-1 柠檬酸 500 ml 中，需加入 0.400 molL-1 的NaOH溶液多少 ml，才能配成 pH5.00 的缓冲溶液？（已知H3Cit的pKa1=3.13，pKa2=4.76，pKa3=6.40）选择缓冲系为：H2Cit-HCit2溶液中n(H3Cit)=0.2000.500=0.100mol =n(H2Cit)+n(HCit2)24耗用n(NaOH)10.0365+20.0635=0.1635moln(NaOH)=c(NaOH)V(NaOH)V(NaOH)=0.1635/0.400=0.4088L=408.8ml返回25