医用化学-第5章-5缓冲溶液
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医用化学-缓冲溶液
缓冲对中的共轭碱发挥了抵抗外来强酸的作用， 因此称为抗酸成分。同理，缓冲对中的共轭酸发 挥了抵抗外来强碱的作用，因此称为抗碱成分。
对溶液进行适当稀释时，溶液的pH基本不变。 由于缓冲溶液中含有大量的抗酸成分和抗碱成分， 而且它们之间又存在质子转移平衡，因此可对抗 外来的少量强酸、强碱，使溶液的pH基本保持不 变。
c( NH 3 H 2 O) 0.10 9 . 25 lg 9.55 c( NH 4 ) 0.050
n( NH 3 )
例3-3 将100 mL 0.10 mol· L-1盐酸加入到300 mL 0.10 mol· L-1氨水中，求混合后溶液的pH， pK NH H = 4.75。 b 2O的 3· 解： HCl + NH3 NH4Cl n( 起始） 100×0.10 300×0.10 0 n( 剩余） 0 （300-100）×0.10 100×0.10 n ( HCl ) 由于 n( NH ＞ ，所以加入的 HCl完全与NH3反应生 3) 成NH4Cl，剩余的NH3与生成的NH4Cl组成一对缓 冲对。混合溶液中NH4+和NH3的浓度分别为：
三、缓冲作用原理 HAc和NaAc组成的缓冲体系中，存在下面 的解离式： ① NaAc
溶液中加入少量强酸时
Na+ + Ac-
+
HAc
H+
溶液中存在大量的Ac-，只有少量与H+发生反应， 达到平衡时[Ac-]略有增加，[HAc]略有减少，因 此溶液的pH几乎不变。
② HAc + H2O
H3O+ +通常将这两种成分称为缓冲对或缓冲系。 缓冲对就是共轭酸碱对，其中共轭碱能对抗 外来强酸称为抗酸成分（antacid ingredient），共轭酸能对抗外来强碱称为抗 碱成分（antalkaline ingredient）。
医用基础化学课件：缓冲溶液(酸碱平衡)
探探究究實實驗驗
待測溶液
pH試紙 顏色
pH值
pH 變化
1
對照組
2 NaCl 溶液 加入2滴HCl溶液
7/
4 減小
3
加入2滴NaOH溶液
10 增大
4 CH3COOH -
5 CH3COONa 混合溶液
6
對照組
加入2滴HCl溶液 加入2滴NaOH溶液
5
/
5 基本 5 不變
緩衝溶液：
能夠抵抗外來少量強酸、強鹼，或稍加稀釋時可 保持其pH基本不變的溶液。
緩沖溶液
人人體體中常中見常體見液體的液pH的pH
體液
血液 成人胃液 唾液 胰液 小腸液
pH
7.35-7.45 0.9-1.5
6.35-6.85 7.5-8.0 7.6左右
體液
大腸液 乳汁 淚液 尿液 腦脊液
pH
8.3-8.4 6.6-6.9
7.4 4.8-7.5 7.35-7.45
緩沖溶液
❖ 什麼是緩衝溶液? ❖ 緩衝溶液如何組成？ ❖ 緩衝溶液的pH值計算？
例如:CH3COOH－CH3COONa溶液
彈簧是用來緩衝外力 緩衝溶液是緩衝pH值
❖ 在人體內各種酶只有在一定pH值範圍的體液中才具有 活性。如胃蛋白酶在pH=1.5～2.0的範圍內才具有最佳 活性。
❖ 在化驗肝功能時，要在pH為7.4的溶液環境下才能準確 測定血清中丙氨酸氨基轉移酶的含量。
❖ 細胞的培養、組織切片和細菌的染色、血庫中血液的冷 藏和某些藥物配製成溶液，B- ] [HB]
HB
H+ + B-
2）Henderson—Hasselbalch方程式的應用
pH
中职化学(医药卫生类)《缓冲溶液在医药中的应用》课件
第三节 缓冲溶液在医药中的应用
运用与提升
1.请以NH3·H2O-NH4Cl缓冲对为例，说明缓冲作用原理？ 2.将适量的NH3·H2O和NH4Cl溶液混和，能否制得缓冲溶液？ 如改用NH3·H2O和HCl适量混和，或者NH4Cl和NaOH适量混和， 能否制得缓冲溶液？
第三节 缓冲溶液在医药中的应用
H2CO 3
因为溶液中主要来自于NaHCO3的
HCO
－ 3
起到了抵抗外来少
量酸的作用，所以
HCO
－ 3
为抗酸成分。
第三节 缓冲溶液在医药中的应用
运用与提升——H2CO3-NaHCO3缓冲对的缓冲作用原理 当向H2CO3-NaHCO3溶液中加入少量碱时，H2CO3解离出来 的H+与外加的OH-结合生成H2O，使H2CO3的解离平衡正向移动， 使 因 与 外 来 OH- 结 合 而 消 耗 的 H+ 得 到 补 充 。 建 立 新 平 衡 时 ，
专题二 缓冲溶液
学习要求
5. 通过了解共轭酸和共轭碱之间的矛盾和统一、同一物质在不 同缓冲对中的不同角色，培养学生的辩证思维。通过缓冲溶液的 配制，规范使用吸量管，养成严谨求实的科学态度和精益求精的 科学精神。通过认识缓冲溶液在临床医学中，特别是在药物制剂 生产、药品保存中的应用，了解化学对社会发展和人类健康的重 大贡献，提升社会责任感。
第三节 缓冲溶液在医药中的应用
正常人血液的pH在7.35～7.45 之间，维持其 pH 恒定的缓冲
对主要有：
碳酸 - 碳酸氢盐 磷酸氢盐 - 磷酸二氢盐 蛋白质 - 蛋白质盐
（MHCO3-H2CO3） （M2HPO4-MH2PO4） （M-蛋白质-H-蛋白质）
其中的M+在血浆中主要是Na+，在红细胞中主要是K+。
医用化学缓冲溶液
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)。
第一节 缓冲溶液及缓冲机制
组成示意图 共轭酸 HAc NH4Cl 共轭碱 NaAc NH3· H2O
H2PO4抗碱成分
HPO42缓冲系
抗酸成分
第一节 缓冲溶液及缓冲机制
常见的缓冲系
反应前 20×0.10mmol 30×0.10mmol 反应后 NaH2PO4 反应前 2.0mmol 反应后 1.0mmol 1.0mmol + NaOH 1.0mmol 2.0mmol Na2HPO4 + H2O
1.0mmol 2[HPO 4 ] 1.0mmol pH pK a2 lg 2 7.21 lg 7.21 1.0mmol [H PO 4 ]
观察现象：pH的变化程度
操作（3）滴加酸、碱的量多一些，观察现象
结论
（1）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。
（2）在大量的外来酸碱作用下，pH最终改变，说
明其抵抗力是有限度的。
一、缓冲溶液 1、缓冲溶液（buffer solution） 能够抵抗外来少量强酸、强碱，或少量稀释时 可保持其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。
-1 1 0.20mol L V ( B ) 0 . 20 mol L 1 1 c(B )= 0 . 020 mol L V (HB - ) V (B ) 9 1
0.18mol L1 0.020mol L1 1 2.303 0 . 041 mol L 0.18mol L1 0.020mol L1
缓冲溶液5PPT课件
缓冲溶液
2021/4/8
1
反应条件: pH= 6.5-7.5
M2+ + H2Y → MY + 2H+
起始浓度：0. 010 0.010
0
0 mol/L
反应浓度：0.005 0.005 0.005 0.010 mol/L
pH=－lgCH+ = －lg 0.01 = 2
随着反应的进行，体系的pH值不断减小，超 出反应条件，从而反应无法继续进行。
一般认为pH = pKa 1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pK值不同，所以缓冲范围也各不相同。
2021/4/8
16
三、 缓冲溶液的选择和配制
1. 选择合适的缓冲系
当ca= cb时，pH = pKa。选择pKa与所需pH值相等或 相近的共轭酸，可保证有较大的缓冲能力。 例 欲配制pH = 5.0的缓冲溶液
使HB和B-的活度因子受到不同程度的影响，因此缓
冲溶液的pH也随之有微小的改变。
2021/4/8
12
例： 计算0.10mol·L-1NH3 20ml和0.20mol·L-
1NH4Cl 15ml混合溶液的pH值。
解 此混合溶液的缓冲系为NH4+—NH3 ,
查表知pKa(NH4+)＝9.25
代入式(5-15c)得
等式两边各取负对数，则得
pH pK algcB pK algnB
cHB
nHB
cB / cHB — 缓冲比
cB cHB —缓冲溶液的总浓度
2021/4/8
10
pHpKalgcB cH B
1
4-pOH1
4pKbl
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1
反应条件: pH= 6.5-7.5
M2+ + H2Y → MY + 2H+
起始浓度：0. 010 0.010
0
0 mol/L
反应浓度：0.005 0.005 0.005 0.010 mol/L
pH=－lgCH+ = －lg 0.01 = 2
随着反应的进行，体系的pH值不断减小，超 出反应条件，从而反应无法继续进行。
一般认为pH = pKa 1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pK值不同，所以缓冲范围也各不相同。
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三、 缓冲溶液的选择和配制
1. 选择合适的缓冲系
当ca= cb时，pH = pKa。选择pKa与所需pH值相等或 相近的共轭酸，可保证有较大的缓冲能力。 例 欲配制pH = 5.0的缓冲溶液
使HB和B-的活度因子受到不同程度的影响，因此缓
冲溶液的pH也随之有微小的改变。
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例： 计算0.10mol·L-1NH3 20ml和0.20mol·L-
1NH4Cl 15ml混合溶液的pH值。
解 此混合溶液的缓冲系为NH4+—NH3 ,
查表知pKa(NH4+)＝9.25
代入式(5-15c)得
等式两边各取负对数，则得
pH pK algcB pK algnB
cHB
nHB
cB / cHB — 缓冲比
cB cHB —缓冲溶液的总浓度
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pHpKalgcB cH B
1
4-pOH1
4pKbl
缓冲溶液
23
β =dnb/(VdpH) 或 = - dna/(VdpH) V是缓冲溶液的体积 ，单位为L或ml； dna(b) 是加入微小量的一元强酸(dna)或一元 强碱(dnb)，单位是mol或mmol； |dpH|为缓冲溶液pH值的改变量。 β不可能是负值。在同样的dna(b)和V的条件 下，pH改变值|dpH|愈小，则β值愈大，缓冲 溶液的缓冲能力愈强。
缓冲容量与pH的关系
27
表 4-4 缓冲容量与缓冲比的关系 [Ac-] 缓冲溶液 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ V mol· L-1 0.095 0.09 0.05 0.01 0.005 [HAc] mol· L-1 0.005 0.01 0.05 0.09 0.095 19∶1 9∶1 1∶1 1∶9 1∶19 缓冲比 c总 mol· L-1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 β mol· L-1· pH-1 0.010 9 0.020 7 0.057 6 0.020 7 0.010 9
Ka [HAc]
加酸前 x=1.8×10-5mol· -1，pH=4.74 L 加酸后 y=2.2×10-5mol· -1，pH=4.66 L 加碱后 z=1.47×10-5mol· -1 pH=4.83 L 加酸前后pH变化仅0.08~0.09。
6
结论 HAc和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 。 ★ 我们把这种能抵抗外来少量强酸、强碱 或稍加稀释，而保持其pH值基本不变的溶 液称为缓冲溶液。缓冲溶液对强酸、强碱或 稀释的抵抗作用称为缓冲作用（buffer action）。
28
二、缓冲范围
由上面讨论可知，当缓冲溶液的总浓度 一定时，缓冲比愈接近1，缓冲容量愈大； 缓冲比愈远离1时，缓冲容量愈小。 当缓冲比大于10∶1或小于1∶10时，可 认为缓冲溶液已基本失去缓冲作用的能力 。 因此，一般认为pH＝pKa±1为缓冲作 用的有效区间，称为缓冲溶液的缓冲范围 (buffer effective range)。 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。常见的缓冲 29 系及其pKa见表
β =dnb/(VdpH) 或 = - dna/(VdpH) V是缓冲溶液的体积 ，单位为L或ml； dna(b) 是加入微小量的一元强酸(dna)或一元 强碱(dnb)，单位是mol或mmol； |dpH|为缓冲溶液pH值的改变量。 β不可能是负值。在同样的dna(b)和V的条件 下，pH改变值|dpH|愈小，则β值愈大，缓冲 溶液的缓冲能力愈强。
缓冲容量与pH的关系
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表 4-4 缓冲容量与缓冲比的关系 [Ac-] 缓冲溶液 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ V mol· L-1 0.095 0.09 0.05 0.01 0.005 [HAc] mol· L-1 0.005 0.01 0.05 0.09 0.095 19∶1 9∶1 1∶1 1∶9 1∶19 缓冲比 c总 mol· L-1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 β mol· L-1· pH-1 0.010 9 0.020 7 0.057 6 0.020 7 0.010 9
Ka [HAc]
加酸前 x=1.8×10-5mol· -1，pH=4.74 L 加酸后 y=2.2×10-5mol· -1，pH=4.66 L 加碱后 z=1.47×10-5mol· -1 pH=4.83 L 加酸前后pH变化仅0.08~0.09。
6
结论 HAc和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 。 ★ 我们把这种能抵抗外来少量强酸、强碱 或稍加稀释，而保持其pH值基本不变的溶 液称为缓冲溶液。缓冲溶液对强酸、强碱或 稀释的抵抗作用称为缓冲作用（buffer action）。
28
二、缓冲范围
由上面讨论可知，当缓冲溶液的总浓度 一定时，缓冲比愈接近1，缓冲容量愈大； 缓冲比愈远离1时，缓冲容量愈小。 当缓冲比大于10∶1或小于1∶10时，可 认为缓冲溶液已基本失去缓冲作用的能力 。 因此，一般认为pH＝pKa±1为缓冲作 用的有效区间，称为缓冲溶液的缓冲范围 (buffer effective range)。 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。常见的缓冲 29 系及其pKa见表
医学医学基础化学—缓冲溶液PPT课件
[HA]
[HA] [H+] = Ka --------
[A-]
[HA] -log [H+] = -log Ka - log-------
[A-]
第14页/共67页
3.2 缓冲溶液的pH 值The pH of Buffer
Solution
[HA]
[A-]
---p--H = p K a - log -------- = p K a + log---
c（B）V（B） pH = p K a + log ------------------
c（A）V（A）
V（B） pH = p K a + log ---------
V（A）
2021/6/8
第20页/共67页
3.2 缓冲溶液的pH 值The pH of Buffer
Solution
若缓冲溶液的体积以V 表示，若以n A 、n B 分别表 示的
（质子接受体）组成的混合物，在溶液中存在着如下的质子转移
平衡：
例：
A + H2O HAc
B + H+ H+ + lAittlce-
large
NaAc = Na+ + Ac-
2021/6/8
第7页/共67页
large
第一节 缓冲溶液及缓冲作用原理
（1）加入少量强酸（Adding a small amount of acid）
Z=0, A0-B-
（ 2）弱减及其它的共轭酸（盐）组成的缓冲系 [Weak base and
its conjugate base (salt)]
NH3·H2O-NH4Cl， ph-+ NH3 -- ph–NH2 Z=+1, A+-B0 （ 3）多元酸的酸式盐及其它的次级盐组成的缓冲系 [Polyprotic
[HA] [H+] = Ka --------
[A-]
[HA] -log [H+] = -log Ka - log-------
[A-]
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3.2 缓冲溶液的pH 值The pH of Buffer
Solution
[HA]
[A-]
---p--H = p K a - log -------- = p K a + log---
c（B）V（B） pH = p K a + log ------------------
c（A）V（A）
V（B） pH = p K a + log ---------
V（A）
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3.2 缓冲溶液的pH 值The pH of Buffer
Solution
若缓冲溶液的体积以V 表示，若以n A 、n B 分别表 示的
（质子接受体）组成的混合物，在溶液中存在着如下的质子转移
平衡：
例：
A + H2O HAc
B + H+ H+ + lAittlce-
large
NaAc = Na+ + Ac-
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第一节 缓冲溶液及缓冲作用原理
（1）加入少量强酸（Adding a small amount of acid）
Z=0, A0-B-
（ 2）弱减及其它的共轭酸（盐）组成的缓冲系 [Weak base and
its conjugate base (salt)]
NH3·H2O-NH4Cl， ph-+ NH3 -- ph–NH2 Z=+1, A+-B0 （ 3）多元酸的酸式盐及其它的次级盐组成的缓冲系 [Polyprotic
缓冲溶液的课件PPT
缓冲溶液的应用
• 碳酸氢盐缓冲对在血液中的缓冲能力最大。碳酸氢盐缓冲对在血 液中存在如下平衡：
CO2 + H2O ⇌ H2CO3 ⇌ H+ + HCO3-
肺
肾
当体内物质代谢生成酸性物质时，平衡逆向进行，可
通过加快肺部呼吸吐出 CO2； 当体内碱性物质增多并进入血浆时，平衡正向进行，则由肺
部控制对 CO2 的呼出，以及由肾脏加速对HCO3-的排泄，进 一步保持血浆的 pH 恒定。
缓冲溶液的酸碱性
• 任何缓冲溶液的缓冲能力都有一定的限度。常用缓冲 容量来表示缓冲溶液的缓冲能力。
• 缓冲容量：使1L（或1ml）缓冲溶液的pH值改变1个单 位所需加入的强酸或强碱的量。
• 影响因素: ➢ 缓冲比（c共轭酸/c共轭碱）一定时，总浓度（c共轭酸+c共轭
碱）越大，抗酸抗碱成分越多，缓冲容量也越大。 ➢ 总浓度一定时，缓冲比为1，缓冲容量最大；反之，
H2PO4- – HPO42- , HCO3- – CO32- …
缓冲溶液的作用原理
• 缓冲溶液的作用原理：（以HAc-NaAc缓冲系为例）
弱电 解质
强电 解质
NaAc → Na+ + Ac- (存在大量Ac-) HAc ⇌ H+ + Ac-
缓冲溶液的作用原理
• 缓冲溶液的作用原理：（以HAc-NaAc缓冲系为例）
pH pKa lg [Ac ] pKa lg CAc
[ HAc ]
CHAc
0.01* 0.1
4.75 lg
0.04 0.03* 0.1
0.04
4.27
缓冲溶液的酸碱性
• 例的2pH计值算。由（0.已10知m，olN/LHN3H的4CKlb及= 01..2705×m1o0l-/5L）N。H3 构成的缓冲溶液
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K2HPO4
常见缓冲系
»º ³å ϵ
HAc-NaAc H2CO3-NaHCO3 H2C8H4O4- KHC8H4O4* Tris×HCl-Tris** NH4Cl-NH3 CH3NH3+Cl-- CH3NH2*** H3PO4-NaH2PO4 NaH2PO4 -Na2HPO4 Na2HPO4-Na3PO4
第五章电解质溶液
第5节 缓冲溶液
课件设计：赵民生 2019-02
学习要求
一.掌握缓冲溶液定义 二.掌握缓冲溶液的作用原理 三.掌握缓冲溶液的特性 四.掌握缓冲溶液的组成 五.了解学习缓冲溶液的意义
知识回顾：同离子效应
一定温度下弱酸HAc在溶液中存在：
HAc
H+ + Ac－
若在此平衡系统中加入NaAc，则： NaAc → Na+ + Ac－
2.下列各组溶液，有缓冲作用的是 C
A.0.1 mol·L-1HAc 20mL B.0.1 mol·L-1HAc 20mL + 0.1 mol·L-1NaOH 20mL C.0.1 mol·L-1HAc 20mL + 0.1 mol·L-1NaOH 10mL D.0.1 mol·L-1NaCl20mL + 0.1 mol·L-1NaOH 20mL
四、缓冲溶液组成
弱酸-弱酸盐： HAc~NaAc ，KH2PO4-H3PO4 ， H3BO3-NaB4O7 ， H2CO3-NaHCO3
弱碱-弱碱盐: NH3-H2O– NH4Cl 正盐-酸式盐:NaHCO3-Na2CO3 多元酸-对应的次级盐:H2CO3-NaHCO3 KH2PO4-
饱和，25℃ 0.05
0.025，0.025 0.008695，0.03043
0.01
pH(25℃) 3.557 4.008 6.865 7.413 9.180
温度系数 (ΔpH·℃-1)
-0.001
+0.001
-0.003
-0.003
-0.008
五、学习缓冲溶液的意义
科学研究、工业生产等许多情况下需要控制
反应体系的pH值范围。
人体内的各种体液都具有一定的pH值范围， 如正常人血液的pH值范围为7.35～7.45 。
细胞正常生理环境、生物体内酶催化反应、微 生物培养、血液的贮存、组织切片等需要稳定 的pH值环境。
血液中的缓冲系
1.人体中最重要的缓冲系: H2CO3～HCO32.血浆中：H2CO3～HCO3-
平衡移动结果：外来OH－被HAc消耗。HAc 解离补充了消耗
的H＋，pH没有明显升高
抗碱缓冲作用
用图形说明HAc~NaAc缓冲体系的作用原理
Ac－
HAa
+OH－
Ac－ HAa
+H+
HAa
Ac－
平衡时
抗碱 成分
抗酸 成分
三、缓冲溶液的特性
1.缓冲溶液本身的pH主要取决于弱酸或弱碱的离解常数。 2.温度对离解常数有影响，故也对缓冲溶液的pH有影响。 3.缓冲溶液的浓度越大，加入少量酸碱后，其c(酸)/c(盐)
体系中H3O + 没有明显增大
→
平衡移动方向
外来H+
+
→
HAc 体系中存在大量Ac－抗酸成分）
平衡移动结果：外来H+被Ac－消耗。溶液pH没有
明显降低
抗酸缓冲作用
②在HAc~NaAc缓冲体系中加入少量强碱时：
HAc + H2O
Ac－ + H3O +
因体系中存在大量HAc，在消耗 H3O +后HAc的电离 平衡右移，会电离出更多的H3O +补充其消耗的 H3O + 。HAc制止了OH－增大，叫做抗碱成分
2.缓冲作用：缓冲溶液对强酸、强碱或稀释的抵抗作用。 原理：同离子效应 3.缓冲溶液的组成：由足够浓度的共轭酸碱对组成。 4.缓冲系或缓冲对：构成缓冲溶液的共轭酸及其共扼碱。
二、缓冲原理
以HAc~NaAc缓冲体系为例
HAc+H2O
H3O+ + Ac-（NaAc）
体系中存在大 量HAc和Ac－
+OH- 平衡移动方向
一、缓冲溶液
实验：样品1，1L 0.10mol·L-1NaCl溶液 样品2， 1L 蒸馏水 样品3， 1L 含HAc和NaAc均为0.10mol的溶液
操作：分别加入0.010mol强酸（HCl）和0.010mol的NaOH 观察现象：用pH试纸测其pH值，观察pH值的变化 结论：在1L 0.10mol·L-1NaCl溶液和蒸馏水中，对加入少量
的HCl和NaOH的pH值的变化明显；HAc和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。
NaCl solution
滴加HCl 甲基橙
HAc-NaAc system
滴加HCl
一、缓冲溶液 Buffer Solution
1.定义：能够抵抗外来少量强酸、强碱或稍加稀释而保持 pH基本不变的溶液。
作用和肾肺的调节作用的结果。
H2CO3
+OH+H+
HCO3-
肺
CO2+H2O
肾
H2CO3
HCO3- + H+
NaHCO3 === Na + + HCO3-
当酸进入血液时：H+ 与HCO3-生成了H2CO3， H2CO3肺中分解成二 氧化碳（呼出）和水，其平衡向左移，及时消除了血液 中增加的H+可使pH值稳定在正常范围。
ÖÊ ×Ó ×ª ÒÆ Æ½ ºâ
HAc +H2O
H2CO3 +H2O
H2C8H4O4 +H2O Tris×H+ +H2O NH4+ +H2O
CH3NH3+ +H2O
H3PO4 +H2O H2PO4- +H2O HPO42- +H2O
Ac-+ H3O+ HCO3-+ H3O+ HC8H4O4-+ H3O+ Tris + H3O+ NH3+ H3O+ CH3NH2+ H3O+ H2PO4-+ H3O+ HPO42-+ H3O+ PO43-+ H3O+
+H+
强碱
强酸
结论：抗酸成分：共轭碱 抗碱成分：共轭酸
二、缓冲原理
以HAc~NaAc缓冲体系为例：
HAc + H2O
H3O + + Ac－
因NaAc的同离子效应 抑制了HAc 的解离
体系中存在大量HAc和Ac－
①在HAc~NaAc缓冲体系中加入少量强酸时：
HAc + H2O
H3O + + Ac－
人体中缓冲溶液pH值的计算用Pka’血浆中：H2CO3～
HCO3-（ pKa’=6.10 ）
pH
pK
, a
lg
[HCO
3
]
[CO 2 ]溶解
pH 6.10 lg
[HCO
3
]
[CO 2 ]溶解
血液中的缓冲系
血液的pH值之所以恒定在7.35-7.45之 间，是由于血液中各种缓冲系的缓冲
H2PO4-～HPO42HnP～Hn-1P-(HnP代表蛋白质) 3.红细胞中：H2b～Hb-(血红蛋白)
H2bO2～HbO2-(氧合血红蛋白) H2CO3～HCO3H2PO4-～HPO42-
血液中的缓冲系
在血液中存在的主要缓冲对有H2CO3～HCO3- 、 H2PO4-～ HPO42- 等，其中以碳酸缓冲系在血液中浓度最高，缓冲 能力最大，在维持血液正常pH值中发挥的作用最重要。
5.名词解释：缓冲溶液 6.简述，人体血液中的酸碱度是如何维持的？
由于体系中被加入了大量的Ac-，所以HAc的离解
平衡向__左___移动，HAc的离解度_减__小____
加入强酸HCl的情况呢？ 同上
知识回顾：同离子效应
同离子效应：向弱电解质溶液中加入具
有相同离子（阳离子或阴离子）的强电解 质后，弱电解质离解度降低的现象。
电离平衡发生左移后，弱酸中H+浓度降低，弱碱中OH-浓度降低。
pKa(25°C) 4.76 6.35 2.89 8.08 9.25 10.63 2.16 7.21 12.32
常见缓冲系
溶液
浓度(mol·L-1)
酒石酸氢钾 (KHC4H4O6) 邻苯二甲酸氢钾 (KHC8H4O4)
KH2PO4~ Na2HPO4
KH2PO4~ Na2HPO4
硼砂
(Na2B4O7·10H2O)
或c(碱)/c(盐)的变化小，pH变化也就越小。 4.在c(酸)/c(盐) 或c(碱)/c(盐)】接近1时缓冲能力最大，
0.1< c(酸)/c(盐)<10时也有缓冲能力。
三、缓冲溶液的特性
5.只有外加酸碱的量与缓冲对的量相比较小时，才有 缓冲作用。只能在Kaθ±1的范围内发挥作用。
6.在一定范围内加水稀释时，由于缓冲比不变，缓冲 溶液pH值计算结果不变，实际pH值有微小改变。 稀释过度，缓冲系物质的浓度不足，溶液丧失缓冲 能力。
当碱进入血液时：H+ 与OH-生成水，使平衡向右移，多生成的H+ （抑制了pH值的升高）与HCO3- ， HCO3-与Na + 结合成 NaHCO3， NaHCO3可通过肾脏调节降低其浓度。使可使 pH值稳定在正常范围。
练习题
常见缓冲系
»º ³å ϵ
HAc-NaAc H2CO3-NaHCO3 H2C8H4O4- KHC8H4O4* Tris×HCl-Tris** NH4Cl-NH3 CH3NH3+Cl-- CH3NH2*** H3PO4-NaH2PO4 NaH2PO4 -Na2HPO4 Na2HPO4-Na3PO4
第五章电解质溶液
第5节 缓冲溶液
课件设计：赵民生 2019-02
学习要求
一.掌握缓冲溶液定义 二.掌握缓冲溶液的作用原理 三.掌握缓冲溶液的特性 四.掌握缓冲溶液的组成 五.了解学习缓冲溶液的意义
知识回顾：同离子效应
一定温度下弱酸HAc在溶液中存在：
HAc
H+ + Ac－
若在此平衡系统中加入NaAc，则： NaAc → Na+ + Ac－
2.下列各组溶液，有缓冲作用的是 C
A.0.1 mol·L-1HAc 20mL B.0.1 mol·L-1HAc 20mL + 0.1 mol·L-1NaOH 20mL C.0.1 mol·L-1HAc 20mL + 0.1 mol·L-1NaOH 10mL D.0.1 mol·L-1NaCl20mL + 0.1 mol·L-1NaOH 20mL
四、缓冲溶液组成
弱酸-弱酸盐： HAc~NaAc ，KH2PO4-H3PO4 ， H3BO3-NaB4O7 ， H2CO3-NaHCO3
弱碱-弱碱盐: NH3-H2O– NH4Cl 正盐-酸式盐:NaHCO3-Na2CO3 多元酸-对应的次级盐:H2CO3-NaHCO3 KH2PO4-
饱和，25℃ 0.05
0.025，0.025 0.008695，0.03043
0.01
pH(25℃) 3.557 4.008 6.865 7.413 9.180
温度系数 (ΔpH·℃-1)
-0.001
+0.001
-0.003
-0.003
-0.008
五、学习缓冲溶液的意义
科学研究、工业生产等许多情况下需要控制
反应体系的pH值范围。
人体内的各种体液都具有一定的pH值范围， 如正常人血液的pH值范围为7.35～7.45 。
细胞正常生理环境、生物体内酶催化反应、微 生物培养、血液的贮存、组织切片等需要稳定 的pH值环境。
血液中的缓冲系
1.人体中最重要的缓冲系: H2CO3～HCO32.血浆中：H2CO3～HCO3-
平衡移动结果：外来OH－被HAc消耗。HAc 解离补充了消耗
的H＋，pH没有明显升高
抗碱缓冲作用
用图形说明HAc~NaAc缓冲体系的作用原理
Ac－
HAa
+OH－
Ac－ HAa
+H+
HAa
Ac－
平衡时
抗碱 成分
抗酸 成分
三、缓冲溶液的特性
1.缓冲溶液本身的pH主要取决于弱酸或弱碱的离解常数。 2.温度对离解常数有影响，故也对缓冲溶液的pH有影响。 3.缓冲溶液的浓度越大，加入少量酸碱后，其c(酸)/c(盐)
体系中H3O + 没有明显增大
→
平衡移动方向
外来H+
+
→
HAc 体系中存在大量Ac－抗酸成分）
平衡移动结果：外来H+被Ac－消耗。溶液pH没有
明显降低
抗酸缓冲作用
②在HAc~NaAc缓冲体系中加入少量强碱时：
HAc + H2O
Ac－ + H3O +
因体系中存在大量HAc，在消耗 H3O +后HAc的电离 平衡右移，会电离出更多的H3O +补充其消耗的 H3O + 。HAc制止了OH－增大，叫做抗碱成分
2.缓冲作用：缓冲溶液对强酸、强碱或稀释的抵抗作用。 原理：同离子效应 3.缓冲溶液的组成：由足够浓度的共轭酸碱对组成。 4.缓冲系或缓冲对：构成缓冲溶液的共轭酸及其共扼碱。
二、缓冲原理
以HAc~NaAc缓冲体系为例
HAc+H2O
H3O+ + Ac-（NaAc）
体系中存在大 量HAc和Ac－
+OH- 平衡移动方向
一、缓冲溶液
实验：样品1，1L 0.10mol·L-1NaCl溶液 样品2， 1L 蒸馏水 样品3， 1L 含HAc和NaAc均为0.10mol的溶液
操作：分别加入0.010mol强酸（HCl）和0.010mol的NaOH 观察现象：用pH试纸测其pH值，观察pH值的变化 结论：在1L 0.10mol·L-1NaCl溶液和蒸馏水中，对加入少量
的HCl和NaOH的pH值的变化明显；HAc和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。
NaCl solution
滴加HCl 甲基橙
HAc-NaAc system
滴加HCl
一、缓冲溶液 Buffer Solution
1.定义：能够抵抗外来少量强酸、强碱或稍加稀释而保持 pH基本不变的溶液。
作用和肾肺的调节作用的结果。
H2CO3
+OH+H+
HCO3-
肺
CO2+H2O
肾
H2CO3
HCO3- + H+
NaHCO3 === Na + + HCO3-
当酸进入血液时：H+ 与HCO3-生成了H2CO3， H2CO3肺中分解成二 氧化碳（呼出）和水，其平衡向左移，及时消除了血液 中增加的H+可使pH值稳定在正常范围。
ÖÊ ×Ó ×ª ÒÆ Æ½ ºâ
HAc +H2O
H2CO3 +H2O
H2C8H4O4 +H2O Tris×H+ +H2O NH4+ +H2O
CH3NH3+ +H2O
H3PO4 +H2O H2PO4- +H2O HPO42- +H2O
Ac-+ H3O+ HCO3-+ H3O+ HC8H4O4-+ H3O+ Tris + H3O+ NH3+ H3O+ CH3NH2+ H3O+ H2PO4-+ H3O+ HPO42-+ H3O+ PO43-+ H3O+
+H+
强碱
强酸
结论：抗酸成分：共轭碱 抗碱成分：共轭酸
二、缓冲原理
以HAc~NaAc缓冲体系为例：
HAc + H2O
H3O + + Ac－
因NaAc的同离子效应 抑制了HAc 的解离
体系中存在大量HAc和Ac－
①在HAc~NaAc缓冲体系中加入少量强酸时：
HAc + H2O
H3O + + Ac－
人体中缓冲溶液pH值的计算用Pka’血浆中：H2CO3～
HCO3-（ pKa’=6.10 ）
pH
pK
, a
lg
[HCO
3
]
[CO 2 ]溶解
pH 6.10 lg
[HCO
3
]
[CO 2 ]溶解
血液中的缓冲系
血液的pH值之所以恒定在7.35-7.45之 间，是由于血液中各种缓冲系的缓冲
H2PO4-～HPO42HnP～Hn-1P-(HnP代表蛋白质) 3.红细胞中：H2b～Hb-(血红蛋白)
H2bO2～HbO2-(氧合血红蛋白) H2CO3～HCO3H2PO4-～HPO42-
血液中的缓冲系
在血液中存在的主要缓冲对有H2CO3～HCO3- 、 H2PO4-～ HPO42- 等，其中以碳酸缓冲系在血液中浓度最高，缓冲 能力最大，在维持血液正常pH值中发挥的作用最重要。
5.名词解释：缓冲溶液 6.简述，人体血液中的酸碱度是如何维持的？
由于体系中被加入了大量的Ac-，所以HAc的离解
平衡向__左___移动，HAc的离解度_减__小____
加入强酸HCl的情况呢？ 同上
知识回顾：同离子效应
同离子效应：向弱电解质溶液中加入具
有相同离子（阳离子或阴离子）的强电解 质后，弱电解质离解度降低的现象。
电离平衡发生左移后，弱酸中H+浓度降低，弱碱中OH-浓度降低。
pKa(25°C) 4.76 6.35 2.89 8.08 9.25 10.63 2.16 7.21 12.32
常见缓冲系
溶液
浓度(mol·L-1)
酒石酸氢钾 (KHC4H4O6) 邻苯二甲酸氢钾 (KHC8H4O4)
KH2PO4~ Na2HPO4
KH2PO4~ Na2HPO4
硼砂
(Na2B4O7·10H2O)
或c(碱)/c(盐)的变化小，pH变化也就越小。 4.在c(酸)/c(盐) 或c(碱)/c(盐)】接近1时缓冲能力最大，
0.1< c(酸)/c(盐)<10时也有缓冲能力。
三、缓冲溶液的特性
5.只有外加酸碱的量与缓冲对的量相比较小时，才有 缓冲作用。只能在Kaθ±1的范围内发挥作用。
6.在一定范围内加水稀释时，由于缓冲比不变，缓冲 溶液pH值计算结果不变，实际pH值有微小改变。 稀释过度，缓冲系物质的浓度不足，溶液丧失缓冲 能力。
当碱进入血液时：H+ 与OH-生成水，使平衡向右移，多生成的H+ （抑制了pH值的升高）与HCO3- ， HCO3-与Na + 结合成 NaHCO3， NaHCO3可通过肾脏调节降低其浓度。使可使 pH值稳定在正常范围。
练习题