基础化学第八版第四章.ppt
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1、,1,基础化学,第四章 缓冲溶液,Buffer Solution,内容提要,1.缓冲溶液及缓冲机制 缓冲溶液及其作用机制 缓冲溶液的组成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 缓冲范围,内容提要,4.缓冲溶液的配制 常用缓冲溶液的配制方法 标准缓冲溶液5.血液中的缓冲系,教学基本要求,掌握缓冲溶液的概念、组成和作用机制。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的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、方法和步骤。了解医学
2、上常用缓冲溶液配方和标准缓冲溶液的组成。熟悉血液中的主要缓冲系及其在稳定血液pH过程中的作用。,第一节 缓冲溶液及缓冲机制,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:滴加强酸 HCl 至c(HCl)=0.010 molL-1观察现象:pH的变化,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。,第一节 缓冲溶液及缓冲机制,0.10 molL-1 HAc 0.10 molL-1 NaAc溶液,0.1
3、0 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。,第一节 缓冲溶液及缓冲机制,结论 HAc NaAc 混合溶液具有抵抗外来少量强酸、强碱而保持pH基本不变的能力。,第一节 缓冲溶液及缓冲机制,一、缓冲溶液及其作用机制缓冲溶液(buffer solution)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。缓冲作用(buffer action)缓冲溶液对强酸、强碱或稀释的抵抗作用。,第一节 缓冲溶液及缓冲机制,以HAcAc-体系为例当加入少量强酸时,增加的H
4、3O+与Ac-作用,质子转移平衡左移,溶液的pH保持基本不变。当加入少量强碱时,加入的OH-与H3O+结合,质子转移平衡右移,补充消耗掉的H3O+离子,而溶液的pH保持基本不变。,第一节 缓冲溶液及缓冲机制,用质子转移平衡式表示 加少量强酸:H3O+Ac-HAc+H2O(大量)加少量强碱:H3O+OH-2H2O HAc+H2O Ac-+H3O+(大量)HAc+OH-Ac-+H2O,抗碱成分,抗酸成分,示意图:,第一节 缓冲溶液及缓冲机制,第一节 缓冲溶液及缓冲机制,结论 缓冲溶液中同时含有较大量的抗碱成分和抗酸成分,分别抵抗的只是外来的少量强酸、强碱。通过共轭酸碱对的质子转移平衡的移动,使溶液
5、中H+离子或OH-离子浓度无明显的变化,因此具有缓冲作用。,第一节 缓冲溶液及缓冲机制,二、缓冲溶液的组成一般由具有足够浓度和适当比例的共轭酸碱对的两种物质组成。共轭酸称为抗碱成分,共轭碱称为抗酸成分。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)。,共轭酸,共轭碱,HAcNH4ClH2PO4-,NaAcNH3H2OHPO42-,抗酸成分,缓冲系,抗碱成分,组成示意图,第一节 缓冲溶液及缓冲机制,第一节 缓冲溶液及缓冲机制,常见的缓冲系,第二节 缓冲溶液pH的计算,一、缓冲溶液pH的近似计算公式 1.基本公式 HendersonH
6、asselbalch方程式 弱酸(HB)及其共轭碱(B-)组成的缓冲溶液中,第二节 缓冲溶液pH的计算,2.HendersonHasselbalch方程式的应用由于缓冲溶液中存在同离子效应,B-c(B-),HB c(HB)所以,第二节 缓冲溶液pH的计算,由于 c=n/V,所以,第二节 缓冲溶液pH的计算,根据 n=cV,若取储备液 c(B-)=c(HB),第二节 缓冲溶液pH的计算,3.缓冲溶液pH计算公式的意义缓冲溶液的pH主要取决于Ka。温度对Ka有影响。pKa值一定,其pH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。缓冲溶液稀释时,B-/HB比值基本不变,pH基
7、本不变。上述公式只适用于缓冲溶液pH的近似计算。,第二节 缓冲溶液pH的计算,例 在500 mL 0.200 molL-1 NH3溶液中,加入4.78 g NH4Cl固体,配制1L缓冲溶液,求此缓冲溶液的pH。解 查表4-1,NH3H2O的pKb=4.75,则 的pKa=14.00-4.75=9.25 c(NH3)=0.200 molL-1/2=0.100 molL-1 pH=pKa,第二节 缓冲溶液pH的计算,例 柠檬酸(缩写H3Cit)及其盐是一种供细菌培养的常用缓冲体系,用0.100molL-1 NaH2Cit溶液与0.050 molL-1 NaOH溶液等体积混合,求此缓冲溶液的pH。解
8、 H3Cit的pKa1=3.13、pKa2=4.76、pKa3=6.40。过量H2Cit-与OH-反应:H2Cit-(aq)+OH-(aq)HCit2-(aq)+H2O(l)剩余的H2Cit-与生成的HCit2-组成缓冲系c(H2Cit-)=(0.100-0.050)molL-1/2=0.025 molL-1c(HCit2-)=0.050 molL-1/2=0.025 molL-1,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是有一定限度的。当加入过量的强酸或强碱,缓冲溶液的pH将发生较大变化,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,愈大,说明缓冲溶液的缓冲
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