第二章 缓冲溶液1

第五节 血液中的缓冲系
• 在这些缓冲系中，碳酸缓冲系H2CO3-HCO3-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。 • 碳酸缓冲系来源于呼吸作用的二氧化碳溶于血液 生成的碳酸，与其离解产生的碳酸氢根离子，以 及血液中贮存的碳酸氢根离子达成平衡：
第五节 血液中的缓冲系
• 若 血 液 的 pH 小 于 7.35 ， 则 会 发 生 酸 中 毒 (acidosis)；若pH大于7.45，则发生碱中毒 (alkalosis)。若血液的pH小于6.8或大于7.8， 就会导致死亡。
许多化学反应，需要在一定的酸度条件 下才能正常进行。 人体内的各种体液都具有一定的pH范围， 如血液的pH范围为7.35～7.45，如果超出这
个范围，就会出现酸中毒和碱中毒。因此，
维持溶液和体液的pH基本恒定，在化学和医
学上都同样具有重要的意义。
第二章 缓冲溶液
Buffer Solution
学习要求
实 验
溶
液
pH (实验)
1
5.0 ml 0.20 M HAc 9.0 ml 0.20 M NaAc 往上述混合溶液中 加入: 0.10 ml(2滴) 1.0 M HCl 加入: 0.10 ml(2滴) 1.0 M NaOH 往10ml pH=5.00的HCl溶液中 加入: 0.10 ml(2滴) 1.0 M HCl 加入: 0.10 ml(2滴) 1.0 M NaOH
• • • • • 掌握缓冲溶液的概念、组成和缓冲机理。 掌握影响缓冲溶液pH的因素、应用HendersonHasselbalch方程式计算缓冲溶液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和方法。了解医学上 常用缓冲溶液配方和标准缓冲溶液。 熟悉血液中的主要缓冲系及在稳定血液pH过程 中的作用。
5.01
4.96 5.09
2
3
2.00 12.00
可见，加入少量强酸(或强碱)溶液后，对No.1
溶液的pH影响很小。No.1溶液有缓冲作用。
第一节 缓冲溶液及缓冲机制
一．缓冲溶液的缓冲作用和组成 结论 HAc — NaAc 混合溶液有抵抗外来 少量强酸、强碱而保持pH值基本不 变的能力。
第一节 缓冲溶液及缓冲机制
第二节 缓冲溶液的pH值
一．缓冲溶液pH值的计算公式
② 由于 c = n/V，所以
第二节 缓冲溶液的pH值
一．缓冲溶液pH值的计算公式
③ 根据 n = cV，若取储备液 c(B-) = c(HB)(混合 前的浓度)
例: 1L缓冲溶液中含有0.10molHAc和0.20mol NaAc, 求该缓冲溶液的pH值。 Ka(HAc) =1.76×10-5 解：该缓冲溶液中含有HAc-NaAc缓冲对 又 Ka(HAc) =1.76×10-5 Ca =0.10mol· -1 L Cb = 0.20 mol· -1 L Cb 0.20 pH = pKa + lg —— = 4.75 + lg—— 0.10 Ca = 5.05
-1
pH(25℃) 3.557 4.008 6.865 7.413 9.180
KHC4H4O6 KHC8H4O4 KH2PO4-Na2HPO4 KH2PO4-Na2HPO4 (Na2B4O7· 10H2O)
第五节 血液中的缓冲系
• 血浆中： H2CO3-HCO3H2PO4--HPO42HnP-Hn-1P-(血浆蛋白) • 红细胞中： H2b-Hb-(血红蛋白) H2bO2-HbO2-(氧合血红蛋白) H2CO3-HCO3H2PO4--HPO42-
+
质子转移平衡 H A c+H 2O H 2C O 3+ H 2O H 3P O 4+ H 2O T r is · + H 2 O H H 2C 8H 4O 4+ H 2O N H 4 +H 2O C H 3N H 3 + H 2O H 2P O 4 + H 2O HPO4
2+ + +
A c +H 3O
一．缓冲溶液的缓冲作用和组成 1. 缓冲溶液（buffer solution）
• 能抵抗外来少量强酸、强碱或稍加稀释，而保持其 pH基本不变的溶液。
2.
•
缓冲作用（buffer action）
缓冲溶液对强酸、强碱或稀释的抵抗作用。
3.
• •
缓冲溶液的组成
一般由足够浓度的共轭酸碱对的两种物质组成。 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)。
解：
H3PO4 + NaOH NaH2PO4 + H2O 2.0mmol Na2HPO4 + H2O 1.0mmol 0.10mmol 0.10mmol 30× 反应前 20× 1.0mmol 反应后 NaH2PO4 反应前 2.0mmol 反应后 1.0mmol + NaOH 1.0mmol
• 1、一定温度下，加水稀释弱酸，数值将减小 的是 （ A ）
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有一定限度，当加入 强酸或强碱过量，缓冲溶液的pH将发生较 大的变化，失去缓冲能力。用缓冲容量β作 为衡量缓冲能力大小的尺度。定义为
缓冲容量（β）在数值上等于使1L缓冲溶液 值改变1个pH单位时，所需加入一元强酸或一 元强碱的物质的量
影响缓冲容量的因素 总浓度 当缓冲比一定，总浓度越大，缓冲容量越大。 缓冲比 a.最大缓冲容量 当总浓度一定时，缓冲比等于1时，缓冲容 量最大，此时溶液：
A.[H+]
B. α
C.pH
D. Ka
2、在氨水中加入氯化铵后，则氨水的解离度 （ C ）
A.增大
C.减小
B.不变
D.先增大后减小
第三节 缓冲容量和缓冲范围
四、缓冲范围
• 把缓冲溶液pH=pKa±1变化范围称为缓冲 范围。
第四节 缓冲溶液的配制
一、配制方法 1．选择合适的缓冲系：
（1）pH在pKa±1缓冲范围内并尽量接近弱酸pKa。 （2）缓冲系的物质必须对主反应无干扰。
2．配制的缓冲溶液的总浓度要适当：
• 一般总浓度0.05mol· -1～0.2mol· -1。 L L
2．多元弱酸的酸式盐及其对应的次级盐。 例如：NaHCO3-Na2CO3 3．弱碱及其对应的盐 例如：NH3-NH4Cl
第一节 缓冲溶液及缓冲机制
一．缓冲溶液的缓冲作用和组成
在实际应用中，还采用酸碱反应的生成物与剩余的反应 物组成缓冲系。 • 弱酸（过量）+ 强碱 • 强酸 + 弱碱（过量）
•
优点：
-
-
+ + +
H C O 3 +H 3O H 2P O 4 + H 3O T r is + H 3 O
+
H C 8H 4O 4 + H 3O N H 3+ H 3O
2+ +
+
C H 3N H 2+ H 3O HPO4 PO4 +H 3O
+ 3+
+H 2O
+ H 3O
缓冲溶液的组成 1．弱酸及其对应的盐 例如，HAc-NaAc
+ -
当加入少量强酸时消耗掉外来的H+离子，而溶液的pH 保持基本不变。 H+ + Ac- HAc

当加入少量强碱时质子转移平衡右移，补充消耗掉的 H3O+离子，而的pH值保持基本不变。 OH- + H3O+ 2H2O • 共轭碱称为抗酸成分，共轭酸称为抗碱成分。
第一节 缓冲溶液及缓冲机制
二．缓冲机制 结论 ① 由于缓冲溶液中同时含有较大量的抗碱 成分和抗酸成分，消耗外来的少量强酸、 强碱。 ② 它们通过弱酸解离平衡的移动，使溶液 H+离子或OH-离子浓度未有明显的变化， 因此具有缓冲作用。
以HAc-NaAc缓冲溶液为例（与酸作用）
平衡向左移动
少量H+
+ -
HAc + H2O
H3O + Ac
以HB代表弱酸，并与NaB组成缓冲溶液。
HB + H2O H3O + B
+ -
NaB
Na+ + B-
第二节 缓冲溶液的pH值
一．缓冲溶液pH值的计算公式 1. 如何推求Henderson—Hasselbalch方程 式
HB + H2O H3O + B
+ -
第二节 缓冲溶液的pH值
一．缓冲溶液pH值的计算公式 2. Henderson—Hasselbalch方程式的意义
NaAc
Na + Ac
+
-
共轭碱是抗酸成分
以HAc-NaAc缓冲溶液为例（与碱作用）： 少量OH平衡向右移动
HAc + H2O H3O + Ac
+ -ຫໍສະໝຸດ 共轭酸是抗碱成分NaAc Na + Ac
+ -
第二节 缓冲溶液的pH值
一．缓冲溶液pH值的计算公式： Henderson—Hasselbalch方程式
能引起血液中酸度增加的因素
能引起血液中碱度增加的因素
第五节 血液中的缓冲系
• 正常情况下，[HCO3-]与[CO2]溶解的比率为 24mmol· -1比1.2mmol· -1，即20/1。 L L • pKa1 =6.10， pH＝6.10 + lg
pH＝7.40
思
考
混合 20 mL 0.10 mol· -1 的 H3PO4与 30 L mL 0.10 mol· -1 的 NaOH，所得缓冲溶液的 L pH=？ 已知：pKa1=2.16， pKa2=7.21， pKa3=12.32。