缓冲溶液--医用化学
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医用基础化学课件-第三章--缓冲溶液
A. HAc-NaAc B. NH3-NH4Cl C. NaH2PO4 -Na2HPO4
B 最好
∵ pKNH4+ =14.00－4.75 = 9. 25
例题：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 mol·L-1 柠檬酸 500 ml 中，需加入 0.400 mol·L-1 的NaOH溶液多少毫 升，才能配成 pH＝5.00 的缓冲溶液？ （已知H3Cit的pKa1=3.13，pKa2=4.76，pKa3=6.40）
HBO2~NaBO2
第五节 血液中的缓冲系
正常人血浆的pH值约为7.35 ~ 7.45
C O 2 ( g ) C O 2 ( g ) + H 2 OH 2 C O 3 K a 1 ( H 2 C O 3 )H + + H C O 3 -
6.10
pHpKa' 1l
g[HC3O ] [CO 2(a)q]
滴加少量强酸、强碱后pH变化很大
100mL 醋酸和醋酸钠溶液 pH=5.00
滴加1ml 1mol·L-1HCl 滴加1ml 1mol·L-1NaOH 滴加少量强酸、强碱pH几乎不变
实验小结
100 mL HCl pH = 5.00
滴加1ml 1mol·L-1HCl pH=2.00
滴加1ml 1mol ·L-1NaOH pH=12.00
100 mL HAc ~ NaAc pH = 5.00
滴加1ml 1mol·L-1HCl pH=4.98
滴加1ml 1mol ·L-1NaOH pH=5.02
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
缓冲溶液：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
B 最好
∵ pKNH4+ =14.00－4.75 = 9. 25
例题：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 mol·L-1 柠檬酸 500 ml 中，需加入 0.400 mol·L-1 的NaOH溶液多少毫 升，才能配成 pH＝5.00 的缓冲溶液？ （已知H3Cit的pKa1=3.13，pKa2=4.76，pKa3=6.40）
HBO2~NaBO2
第五节 血液中的缓冲系
正常人血浆的pH值约为7.35 ~ 7.45
C O 2 ( g ) C O 2 ( g ) + H 2 OH 2 C O 3 K a 1 ( H 2 C O 3 )H + + H C O 3 -
6.10
pHpKa' 1l
g[HC3O ] [CO 2(a)q]
滴加少量强酸、强碱后pH变化很大
100mL 醋酸和醋酸钠溶液 pH=5.00
滴加1ml 1mol·L-1HCl 滴加1ml 1mol·L-1NaOH 滴加少量强酸、强碱pH几乎不变
实验小结
100 mL HCl pH = 5.00
滴加1ml 1mol·L-1HCl pH=2.00
滴加1ml 1mol ·L-1NaOH pH=12.00
100 mL HAc ~ NaAc pH = 5.00
滴加1ml 1mol·L-1HCl pH=4.98
滴加1ml 1mol ·L-1NaOH pH=5.02
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
缓冲溶液：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
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）。
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+。
922902-医用化学-第四章 缓冲溶液
3.有一由HAc-NaAc组成的缓冲溶液，若溶液 中c(HAc)＞c(NaAc)，则该缓冲溶液抵抗外 来酸的能力l的0.0015mol/L的MnSO4溶液中，加入 5ml的0.15mol/L氨水，能否生成Mn(OH)2沉淀？ 如在上述MnSO4溶液中先加入0.535g固体NH4Cl， 然后再加5ml的0.15mol/L氨水，是否还能生成 Mn(OH)2沉淀？
例：欲配制pH = 9.0的缓冲溶液 应选择NH3-NH4Cl体系, pKb = 4.74, pKa = 9.26
2.配制的缓冲溶液的总浓度要适当，总浓度太 低缓冲容量过小，总浓度太高，离子强度太大 或渗透压力过高而不适用也会造成试剂的浪费。 所以通常选用总浓度在0.05～0.2mol·L-1范围之 内。
3.计算所需缓冲系的量 通常使用相同浓度的弱酸及其共轭碱。
医学上广泛使用的缓冲溶液的配方列于表4－5 和表4－6，以便参考。
例:欲配置250ml的pH＝5.00的缓冲溶液，应在 125ml浓度为1.0mol/L的NaAC溶液中加入浓度 为6.0mol/L的HAC和H2O各多少ml。
（已知：Ka=1.8×10－5）
第二节 缓冲溶液的pH计算
缓冲溶液pH值的计算（弱酸弱碱同离子效应） 弱酸及其共轭碱：[H+]=Kac酸/c共轭碱 弱碱及其共轭酸： [OH-]=Kbc碱/c共轭酸
例：现有1.0L的缓冲溶液，内含0.01mol的 HAc和0.03mol的NaAc，计算该缓冲溶液 的pH。已知Ka(HAc)=1.75×10-5。 [H+]=Kac酸/c共轭碱
已知：Mn(OH)2的KSP=410-14， NH4Cl的分子量=53.5，氨水的Kb=1.810-5
CO2（溶解）+H2O H2CO3 H+ + HCO3-
例：欲配制pH = 9.0的缓冲溶液 应选择NH3-NH4Cl体系, pKb = 4.74, pKa = 9.26
2.配制的缓冲溶液的总浓度要适当，总浓度太 低缓冲容量过小，总浓度太高，离子强度太大 或渗透压力过高而不适用也会造成试剂的浪费。 所以通常选用总浓度在0.05～0.2mol·L-1范围之 内。
3.计算所需缓冲系的量 通常使用相同浓度的弱酸及其共轭碱。
医学上广泛使用的缓冲溶液的配方列于表4－5 和表4－6，以便参考。
例:欲配置250ml的pH＝5.00的缓冲溶液，应在 125ml浓度为1.0mol/L的NaAC溶液中加入浓度 为6.0mol/L的HAC和H2O各多少ml。
（已知：Ka=1.8×10－5）
第二节 缓冲溶液的pH计算
缓冲溶液pH值的计算（弱酸弱碱同离子效应） 弱酸及其共轭碱：[H+]=Kac酸/c共轭碱 弱碱及其共轭酸： [OH-]=Kbc碱/c共轭酸
例：现有1.0L的缓冲溶液，内含0.01mol的 HAc和0.03mol的NaAc，计算该缓冲溶液 的pH。已知Ka(HAc)=1.75×10-5。 [H+]=Kac酸/c共轭碱
已知：Mn(OH)2的KSP=410-14， NH4Cl的分子量=53.5，氨水的Kb=1.810-5
CO2（溶解）+H2O H2CO3 H+ + HCO3-
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
《医用基础化学》第三章 缓冲溶液
第一节缓冲溶液及缓冲机制一、缓冲溶液的组成在100 mL pH = 5.00的HCl溶液中分别加入1mL1 mol⋅L-1的HCl（强酸）溶液或1mL1 mol⋅L-1的NaOH（强碱）溶液后，HCl溶液的pH发生了显著变化，加酸后pH = 2.00，而加碱后pH = 12.00。
但在100 mL浓度均为1mol⋅L-1 HAc和NaAc pH = 5.00混合溶液中，加入同样数量的强酸和强碱，pH改变却很小，加酸后pH = 4.98，而加碱后pH = 5.02。
如用水稍加稀释时，HAc和NaAc混合溶液的pH改变的幅度也很小。
这说明HAc和NaAc这种由弱酸及其共轭碱组成的混合溶液有抵抗外来少量强酸、强碱或稍加稀释而保持pH基本不变的能力，我们把这种溶液称为缓冲溶液(buffer solution)。
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)。
常用的缓冲溶液是由足够浓度的共轭酸碱对的两种物质组成的。
例如：HAc －NaAc、NH3-NH4Cl、NaH2PO4-Na2HPO4等。
组成缓冲溶液的共轭酸碱对被称为缓冲系(buffer system)或缓冲对(buffer pair)。
一些常见的缓冲系列在表3-1中。
表3-1 常见的缓冲系缓冲系质子转移平衡pK a(25︒C) HAc-NaAc HAc +H2O Ac-+ H3O+ 4.76H2CO3-NaHCO3H2CO3 +H2O HCO3-+ H3O+ 6.35H2C8H4O4- KHC8H4O4* H2C8H4O4 +H2O HC8H4O4-+ H3O+ 2.89Tris⋅HCl-Tris** Tris⋅H+ +H2O Tris + H3O+8.08 NH4Cl-NH3NH4+ +H2O NH3+ H3O+9.25CH3NH3+Cl--CH3NH3+ +H2O CH3NH2+ H3O+10.63 CH3NH2***H3PO4-NaH2PO4H3PO4 +H2O H2PO4-+ H3O+ 2.16NaH2PO4-Na2HPO4H2PO4- +H2O HPO42-+ H3O+7.21Na2HPO4-Na3PO4HPO42- +H2O PO43-+ H3O+12.32* 邻苯二甲酸-邻苯二甲酸氢钾**三(羟甲基)甲胺盐酸盐-三(羟甲基)甲胺***甲胺盐-甲胺二、缓冲机制现以浓度均为0.10 mol⋅L-1的HAc和NaAc缓冲系为例来说明缓冲溶液的缓冲机制。
医用化学课件-ch3 缓冲溶液
缓冲作用机制
• 以HAc-NaAc缓冲溶液为例（与酸作用）
由于同离子效应，达平衡时，HAc几乎完全以分子状态 存在，所以溶液中含有大量的HAc与Ac-，且为共轭酸碱对。
平衡向左移动
少量H+
• 以HAc-NaAc缓冲溶液为例（与碱作用）：
平衡向右移动
少量OH-
稀释时
(1)Ac-(共轭碱)为缓冲溶液的抗酸成分*。 (2)HAc(弱酸) 为缓冲溶液的抗碱成分*。
[B ] pH pKa lg [HB]
[HB] = c(HB) - b(H+)
[B-] = c(NaB)+ b(H+) [HB]≈c (HB) ，[B-]≈c (NaB) ＝c (B-)
pH
pK a
lg
cB cHB
pK a
lg
c(共 轭 碱 ) c(共 轭 酸 )
pH
pK a
lg
nB nHB
弱碱-共轭酸（B-BH+）：
0.10 mol·L-1 HAc — 0.10 mol·L-1 NaAc溶液
1. 缓冲溶液
缓冲作用：能抵抗外来少量强酸、强碱而保持其 pH值基本不变。
缓冲溶液：具有缓冲作用的溶液。
较浓的强酸、强碱也具有缓冲作用*，但 实际上很少作为缓冲溶液使用。
通常我们所说的缓冲溶液，一般是由足够 浓度的共轭酸碱对的两种物质组成。
影响缓冲容量的因素
[HB][B ] β 2.303
通过弱酸解离平衡的移动以达到消耗掉外来的少量强酸、强碱，或对 抗稍加稀释的作用，使溶液的H+离子或OH-离子浓度没有明显的变化， 因此缓冲溶液具有缓冲作用。
但缓冲溶液的缓冲作用不是无限的。
医用基础化学 第四章 缓冲溶液(临床)公开课课件
Conjugate base
pKa( at 25℃)
HAc
Ac-
4.76
H2CO3 - NaHCO3
H2CO3
HCO3-
6.35
H3PO4 - NaH2PO4
H3PO4
H2PO4-
2.16
Tris·HCl - Tris
Tris·H+
Tris
7.85
H2C8H4O4 - KHC8H4O4 NH4Cl - NH3
4.1.1The introduction of Buffer Solution and Buffer Process
纯水 （50ml）
0.100mol·L-1 HAc0.100mol·L-1 NaAc
溶液（50ml）
pH=7 pH‵=11
△ pH=4
△ pH=0.01
pH=4.74 pH‵=4.75
CH3NH3+Cl- - CH3NH2 NaH2PO4 - Na2HPO4
H2C8H4O4 HC8H4O4-
NH4+
NH3
CH3NH3+ CH3NH2
H2PO4-
HPO42-
2.89 9.25 10.63 7.21
Tris: Tris(Hydroxymethy)methanamin
NH2 HOH2C C CH2OH
CH2OH
Tris·HCl:
NH2H+.ClHOH2C C CH2OH
CH2OH
缓冲机制(Buffer process)
以HAc—Ac-缓冲系为例：
HAc + H2O
H3O+ + Ac-
当加入少量强酸时消耗掉外来的H3O+，质子转移平衡左移， 而溶液的pH保持基本不变。
医用化学第三章
△pH=0.09
§3.3 缓冲容量
衡量缓冲溶液缓冲能力的尺度。 衡量缓冲溶液缓冲能力的尺度。 缓冲能力的尺度 使单位体积的缓冲溶液的pH值改变 值改变1个单位 使单位体积的缓冲溶液的 值改变 个单位 时，所需加入一元强酸或一元强碱的物质的 符号β。 量。符号 。 ∆n β = ∆pH
[HB][B − ] β = 2.303 c
缓冲溶液100mL，需要 例2、配制 、配制pH=5.10缓冲溶液 缓冲溶液 ， 0.10 mol·L-1HAc和0.10 mol·L-1NaAc的体积 和 的体积 各多少？ 各多少？ 解 ： 设需HAc溶液的体积为 a ， NaAc溶液 设需 溶液的体积为V 溶液 溶液的体积为 的体积为V 的体积为 b，则Va = 100 - Vb
的缓冲溶液， 例1、欲配制 、欲配制pH=9.0的缓冲溶液，应选用下 的缓冲溶液 列何种弱酸或弱碱和它们的共轭碱或共轭酸 来配制。 来配制。 A. NH3·H2O（Kb=1×10-5） （ × B. HAc（Ka=1.8×10-5） （ × C. HCOOH（Ka=1×10-4） （ × D. HNO2（Ka=6×10-1） ×
第三章 缓冲溶液
§3.1 缓冲作用 缓冲溶液的pH值 §3.2 缓冲溶液的 值 §3.3 缓冲容量
§3.1 缓冲作用
lL 纯水 pH7.0 lL 0.lmol醋酸和 醋酸和 0.1mol醋酸钠 醋酸钠 pH4.75
通入0.01molHCl 通入 pH： 2.0 ： △pH：-5.00 ：
通入0.01molHCl 通入 pH： 4.66 ： △pH：-0.09 ：
缓冲比
亨德森亨德森-哈塞尔巴赫方程式 （Henderson-Hasselbach） ）
p = pKa + lg H
医用基础化学4缓冲溶液
第4章 缓冲溶液
单击此处添加副标题
Buffer Solution
汇报人姓名
4.1.1 缓冲溶液及其作用原理
1
实验
2
样品1，0.10 mol·L-1 NaCl溶液
3
样品2，含 HAc 和 NaAc 均为0.10 mol·L-1的
4
混合溶液
5
操作：加入强酸 HCl 至 0.010 mol·L-1
4.3.1 缓冲容量 缓冲溶液的缓冲能力有一定限度。用缓冲容量β作为衡量缓冲能力大小的尺度。定义为
01
单位体积缓冲溶液的pH发生一定变化时所能抵抗的外加一元强酸或强碱的物质的量。
02
4.3 缓冲容量
4.3 缓冲容量
4.3.2 影响缓冲容量的因素
对于同一缓冲系，当缓冲比一定时，总浓度愈大，缓冲容量愈大。
红细胞中：
H2b-Hb-(血红蛋白) H2bO2-HbO2-(氧合血红蛋白) H2CO3-HCO3- H2PO4--HPO42-
正常情况下，[HCO3-]与[CO2]溶解的比率为24mmol·L-1比1.2mmol·L-1，即20/1。37℃时，若血浆中离子强度为0.16，经校正后， pKa′=pKa1 =6.10， pH＝6.10 + lg
4.2 缓冲溶液pH的计算
讨论
4.2 缓冲溶液pH的计算
例 混合 20 mL 0.10 mol·L-1 的 H3PO4与 30 mL 0.10 mol·L-1 的 NaOH，计算所得缓冲溶液的pH。
已知：pKa1=2.16， pKa2=7.21， pKa3=12.32。
解
4.2 缓冲溶液pH的计算
02
解： 当V(HB):V(B-)=9:1时