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1、讲稿-3.1缓冲溶液的组成及缓冲机制-韩玮娜同学们好！这节课包括两个知识点，缓冲溶液的概念、组成，缓冲溶液的作 用机制。很多同学都听说过，我们的血液pH范围是很窄的，健康人的正常范围是 7.357.45。若有0.1的改变,都可能会发生酸中毒(acidosis)或碱中毒(alkalosis)。 若pH小于6.8或大于78就会导致死亡。我们的身体每天都有着各种变化，比 如饮食的改变、新陈代谢的改变等，可是却很少有人轻易的出现酸中毒或者碱中 毒。那么，是什么维持了血液的pH正常范围呢？先通过一个实验来了解一下将 要学习的缓冲溶液。有两份样品，一份是0.10 mol I/1 NaCI溶液，另一份是含H
2、Ac和NaAc均 为O.lOmol L-i的混合溶液。分别往两份样品中滴加强酸HCI至c(HCI)=0.010 mol L1,观察pH的变化。先看第一份，首先用玻璃棒蘸取少量NaCI溶液滴加 到pH试纸上,测得pH值是7,往溶液中滴加HCI至c(HCI)=0.010mol 匚1,再 次用玻璃棒蘸取少量溶液于pH试纸上，测得pH值是2,改变了 5个pH单位。 第二份溶液，加HCI前还是先测溶液pH值，呈现红色，比对标准值为4.5,加 HCI至浓度为0.010 mol !_；后，发现试纸颜色变化不明显，无法准确判断出pH 的改变值，改用pH计测pH值重新第二份样品的实验，发现溶液的pH由4.75
3、变为4.66,改变仅0.09pH单位。实验告诉我们，第二份HAc NaAc混合溶液 具有抵抗外来少量强酸，而保持pH基本不变的能力。同样的方法，如果不加强 酸，改为强碱或者少量蒸储水，也就是进行稀释，也会得到同样的结论。那么，我们就把这种能够抵抗少量外来强酸、强碱，或在有限量稀释时，保 持其pH基本不变的溶液，称为缓冲溶液。这里要注意几个关键词。少量，设想 一下，如果加入大量的强酸或强碱，完全覆盖了原本的弱酸弱碱溶液，pH值一 定会发生大的变化，因此有这个“少量”的关键词。后面三个词说明的是可以抵 抗的溶液类型，最后的pH强调了缓冲溶液可以维持不变的是pH值，而并非其 他的参数。缓冲溶液对强酸
4、、强碱或稀释的抵抗作用称为缓冲作用。什么样的溶液可以作为缓冲溶液呢？从刚才的HAc - NaAc溶液看成，二 者是共辗酸碱对，而由具有足够浓度和适当比例的共辗酸碱对的两种物质组成的 溶液就是缓冲溶液。其中的共甄酸称为抗碱成分，共辐碱称为抗酸成分。组成缓 冲溶液的共辗酸碱对的两种物质合称为缓冲系(buffer system)或缓冲对(buffer pair)o从示意图上可以更清楚的看出，缓冲系一定是共轿酸碱对，这里面的共胡 酸可以抵抗外来的碱，共粗碱可以抵抗外来的酸。既然这是一种抵抗作用，那么 这种抵抗是如何发生呢？这也就是缓冲机制问题。以HAcAU体系为例，可以写出酸碱平衡式。加入少量强酸时，
5、增加的 与A8作用，平衡左移，消耗了加入的H：。，也正是由于Ac一的存在，才能与 也0+结合使平衡向左移动，因此Ac一就是抗酸成分。加入少量强碱时，加入的0H 与也0+结合,平衡右移，又补充了损失的乩0+,而HAc的存在才能解离出乩0+, HAc是抗碱成分。在这个过程中，分别加入了酸或碱，但是容易的pH又基本没 变，有的同学可能会比较困惑，从守恒的角度考虑，到底是什么改变了呢？ 我们再来看这个示意图。力口入HO后，由于平衡的移动，消耗Ac一生成HAc, 这二者的量发生了改变，而pH却基本不变，同样的道理加入0H一后，由于平 衡的移动，消耗HAc生成AB,这二者的量发生了改变，而pH却基本不变。
6、刚才的例子是偏酸性的缓冲溶液，下面再以碱性的NH；N%体系为例说明 缓冲机制。加入少量强酸时，增加的H：。与0H一作用，平衡右移；加入少量强碱 时，加入的0H与NH；结合，平衡左移。同样，从示意图看出改变的仍然是抗酸 抗碱成分的量，而pH却基本不变。现在，我们再来解释课程伊始的问题，如何维持液血液pH的正常范围。在 血浆中，有多种缓冲系，而以碳酸缓冲系的浓度最高，在维持血液pH的正常范 围中发挥的作用最重要。除了缓冲系的存在，人体的肾和肺的共同协调作用，也 是保持pH的重要因素。我们来看，如果由于机体的某种变化，导致血液中年浓 度升高，H结合HC03生成H2c。3, H2c进一步分解生成C02
7、, CO?通过肺的呼吸作 用排出体外，HCO的减少可以利用肾的调节作用进行补充，从而维持血液中的 pH基本不变；反过来说，如果由于机体的某种变化而导致血液中碱性物质浓度 升高，碱结合H*,工的减少会使H2c发生解离，而H2c的减少可以通过C02的 溶解来补充，生成的多余的HC03再通过肾的代谢排出体外，从而维持血液中的 pH基本不变。总结来说，缓冲溶液中同时含有较大量的抗碱成分和抗酸成分（共轨酸碱对）, 分别抵抗的只是外来的少量强酸、强碱，这就是缓冲溶液的组成；通过共加酸碱 对的质子转移平衡的移动，使溶液中H+离子或0H-离子浓度无明显的变化，因此 具有缓冲作用，这就是缓冲溶液的机制，以上就是本节课的两个重点。谢谢！