第4章缓冲溶液
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4第四章 缓冲溶液
Ka
KW Kb
5.581010
pH
pK a
lg
[NH 3 ]
[NH
4
]
pK a
lg
n(NH 3 )
n(NH
4
)
pH＝9.17
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例题 “将NH3-NH4Cl缓冲溶液稀释一倍，溶
液中的[OH- ]减少到原来的1/2”，对吗？
答：错！
缓冲溶液pH的校正
自学
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2. 生物医学中配制缓冲溶液的总浓度要适宜 0.05～0.2mol·L－1
3. 计算所需缓冲系各物质的量
4. 校正
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例题 已知: H3PO4的各级酸常数是pKa1=2.12,
pKa2=7.21, pKa3=12.67。 问：欲配制pH = 7.40的缓冲溶液，应选择什么
作缓冲对？
解: ∵ pKa2=7.21最接近7.40
（三）缓冲容量和缓冲范围
缓冲容量是衡量缓冲溶液的缓冲能力的物理量。
定义：单位体积缓冲溶液的pH值改变1（即pH=1） 时，所需加入一元强酸或一元强碱的物质的量。
β Δn V ΔpH
（某一范围内的平均缓冲容量）
dna(b) （缓冲溶液的瞬时缓冲容量）
V dpH
讨论
恒大于零，单位： mol·L-1·pH-1
引言
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生物体液中都有各自相对稳定的PH值。比如， 血液PH=7.35-7.45。超过这个范围，就引起酸 碱中毒。
而生物自身代谢一些酸碱物质，如柠檬酸、乳 酸等，体外也需要引入酸碱物质。
但是体液的PH并不以这些酸碱性物质的摄入而 改变—体液的缓冲作用。
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-
第04章 缓冲溶液
表4-2 稀释值ΔpH1/2(pH单位) C总 (mo1· -1) L 0.1 0.05 0.025 z＝0 (如HAc-Ac-) 0.028 0.023 0.019 z＝+1 (如NH4+-NH3) -0.025 -0.023 -0.019 z＝-1 (如H2P04--HPO420.105 0.096 0.082
1.缓冲溶液的总浓度愈大，其β值愈大。图4-1中曲线(2) 和(3)表明在HAc-Ac-缓冲系中，总浓度增大一倍，缓冲容 量也增大一倍。 2. 同一缓冲系的缓冲溶液，缓冲比愈接近1，缓冲容量 愈大。 3. 强酸或强碱溶液虽然不属于所讨论的缓冲溶液类型， 但它们的缓冲能力很强。这是由于它们的溶液中[H+]或 [OH-]本来就很高，即使加入的强酸或强碱的物质的量是 微小的，pH值不会发生明显的改变。它们的曲线(1)和曲 线(6)形状上没有极大值。 3. 最大缓冲容量 缓冲比等于1(即pH＝pKa)时，缓冲容量最大，用β极大 表示，如(2)~(5)等曲线的极大值。
1.69
同 时 有 c(HAc)+c(Ac-) ＝ 0.10mol·L-1, 故 得 c(HAc) ＝ 0.067mol·L-1; c(Ac-)＝0.033mol·L-1 代 入 式 (4.8) ， 得 β ＝ 2.303×0.067×0.033 / 0.10 ＝0.051(mol·L-1· -1) pH
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 1. 缓冲作用。 2. 缓冲溶液的组成：缓冲系或缓冲对 3. 缓冲溶液的组成
二、缓冲机制
第二节 缓冲溶液的pH
一、缓冲溶液pH的计算公式
1. Henderson—Hasselbalch方程式 2. 缓冲溶液的稀释值
第四章缓冲溶液
B 1000ml中含有0.1mol HAc和0.1mol NaAc
C 500ml中含有0.04mol HAc和0.06mol NaAc 1000ml中含有0.08mol HAc和0.12mol NaAc D 600ml中含有0.04mol HAc和0.06mol NaAc
三、缓冲范围
缓冲范围 具有缓冲作用的pH值范围。
反应后 5.0 过量 0
5.00
第二节：缓冲溶液的pH值计算
一、缓冲溶液pH的近似计算公式
HB + H2O 初始 C HB
B- + H3O+
C B-
0
平衡 [HB] ＝C HB - [H+] ≈ C HB [H+][B-]
Ka = [HB]
[B-] [H+]
＝C B-+[H+]
≈ C B-
[H+]=Ka[[HBB-]]
0.1
0
0.1+[H+] [H+]
≈0.1
1. 加入少量HCl
平衡向左移动
HAc + H2O 0.1
少量H+
H3O+ + Ac- 较多 0.1
NaAc
Na+ + Ac-
共轭碱是抗酸成分
2. 加入少量NaOH
较多
平衡向右移动
少量OH-
HAc + H2O 0.1
NaAc
H3O+ + Ac0.1
Na+ + Ac-
C 0.2mol/L NaH2PO4和0.1mol/L HCl
0.05mol/L H3PO4 ~ 0.05mol/L NaH2PO4
C 500ml中含有0.04mol HAc和0.06mol NaAc 1000ml中含有0.08mol HAc和0.12mol NaAc D 600ml中含有0.04mol HAc和0.06mol NaAc
三、缓冲范围
缓冲范围 具有缓冲作用的pH值范围。
反应后 5.0 过量 0
5.00
第二节：缓冲溶液的pH值计算
一、缓冲溶液pH的近似计算公式
HB + H2O 初始 C HB
B- + H3O+
C B-
0
平衡 [HB] ＝C HB - [H+] ≈ C HB [H+][B-]
Ka = [HB]
[B-] [H+]
＝C B-+[H+]
≈ C B-
[H+]=Ka[[HBB-]]
0.1
0
0.1+[H+] [H+]
≈0.1
1. 加入少量HCl
平衡向左移动
HAc + H2O 0.1
少量H+
H3O+ + Ac- 较多 0.1
NaAc
Na+ + Ac-
共轭碱是抗酸成分
2. 加入少量NaOH
较多
平衡向右移动
少量OH-
HAc + H2O 0.1
NaAc
H3O+ + Ac0.1
Na+ + Ac-
C 0.2mol/L NaH2PO4和0.1mol/L HCl
0.05mol/L H3PO4 ~ 0.05mol/L NaH2PO4
第4章 缓冲溶液
缓冲溶液pH的计算
例 将20 mL 0.10 mol· -1 的 H3PO4溶液与 30 mL L 0.10 mol· -1 的 NaOH溶液混合，求所得缓冲溶 L 液的pH=？( pKa1=2.16, pKa2=7.21, pKa3=12.32 )
解: 反应后 H3PO4 0 NaH2PO4 反应前 反应后 2.0 mmol 1.0 mmol + NaOH 1.0 mmol + NaOH 1.0 mmol 0
1
分子分母同乘 ([HB]+[B-])
分子分母同除[HB-]
4.3.2 缓冲比与最大缓冲容量βmax
1 2.303 c总 [B ] [HB] 1 [HB ] 1 [B ] 缓冲比等于1时， 1
2.303
lg i Azi
2
I
实际应用中，常用pH计测量缓冲溶液pH值， 然后滴加少量强酸强碱加以调节。
不同I和z时缓冲溶液的校正因数（20oC）
I 0.01 0.05 z = +1 +0.04 +0.08 z=0 -0.04 -0.08 z = -1 -0.13 -0.25 z = -2 -0.22 -0.42
第四章 缓冲溶液
Buffer Solution
本章要点
缓冲溶液的组成及作用机理
缓冲容量
缓冲溶液pH值计算
缓冲溶液的应用
4.1缓冲溶液及缓冲机制
实验现象： 向1.8×10－5mol/LHCl 溶液中(pH=4.74)中加入少 量酸或碱，pH值会发生显
著变化；
向HAc-NaAc混合液中 加入少量酸或碱，溶液的 pH值几乎不变。
无机化学第四章 缓冲溶液
H+ + Ac-
0
0.1
x 0.1+x
Ka
0.1 (0.2 (00.1.1 )x0).1x 0.02.1x0.2 0.1 0.10.1 x 0.1 0.1
Ka
[H]ຫໍສະໝຸດ KacHAC cAC
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+ ]=Ka
c酸 c共轭碱
1.75105
0.01 0.03
例：现有1.0L的缓冲溶液，内含0.05mol的
NH3和0.04mol的NH4Cl，计算该缓冲溶液的 pH。已知Kb(NH3)=1.75×10-5
[OH- ]=Kb
c碱 c共轭酸
[H+ ]=Ka
c酸 c共轭碱
通过两边同取负对数，得到缓冲溶液的pH计算
以HAc -NaAc体系为例：
HAc
H+ ＋ Ac-
（大）
（小） （大）
（1）若在溶液中加入少量强酸，外来H+将质子 传给Ac- ，平衡左移，溶液的pH保持基本不变。
缓冲体系中的共轭碱发挥抵抗外来强酸的作用， 故称之为缓冲溶液的抗酸成分。
（2）当溶液中加入少量强碱时，H+被OH-消 耗，HAc的解离反应向右移动，补充消耗掉的 H+离子。溶液的pH值基本不变。
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。
一、缓冲溶液的缓冲作用和组成
实验说明：HAc －NaAc混合溶液具有抵 抗外来少量强酸、强碱而保持pH不变的能力。 这种能够抵抗外来少量强酸、强碱或稍加稀释 而保持pH基本不变的溶液称为缓冲溶液。
缓冲溶液
x y 100
则
pH pK a 2
x y 100
n( Na 2 HPO4 ) lg n( NaH2 PO4 )
0.020y 0.020x 0.040x 0.020y
解之得……
29
7.40 7.21 lg
实际应用中
常利用现成的配方（或商业销售产品）进行配制， 再进行校正 。
（1）缓冲溶液的 pH 主要取决于共轭酸的 pKa，其次取 决于缓冲比。 pKa一定缓冲溶液的pH随着缓冲比的改变而改变。 当缓冲比等于 1 时，pH = pKa
（2）T 对pH的影响 （比较复杂，不讨论）
（3）稀释对pH的影响 （少量稀释，影响小）
[共轭碱] pH pK a lg [共轭酸]
此题注意 pKa应为共 轭酸的pKa
16
2. ) pH 接近于7.0 的磷酸盐缓冲溶液常用来培养酶，某 种酶仅能存在于pH 为6.90~7.15 的培养液中。求（1）含 有0.225mol· L－1 HPO42－和0.330mol· L－1 H2PO4－的溶液 的pH。（2）若在250mL 该溶液中分别加入0.20 g 及（3） 0.40g NaOH 固体，酶会分解吗？已知H3PO4的pKa1=2.12， pKa2=7.21，pKa3=12.67 解： 此混合溶液的缓冲系为H2PO4－－HPO42－
18
例 3 0.20 mol· L－1的HAc 100 mL与0.20 mol· L－1的NaOH 50 mL混合，pH=？
解： HAc + NaOH NaAc + H2O
反应前
反应后
20
10
10
0
0
10
mmol
mmol
则
pH pK a 2
x y 100
n( Na 2 HPO4 ) lg n( NaH2 PO4 )
0.020y 0.020x 0.040x 0.020y
解之得……
29
7.40 7.21 lg
实际应用中
常利用现成的配方（或商业销售产品）进行配制， 再进行校正 。
（1）缓冲溶液的 pH 主要取决于共轭酸的 pKa，其次取 决于缓冲比。 pKa一定缓冲溶液的pH随着缓冲比的改变而改变。 当缓冲比等于 1 时，pH = pKa
（2）T 对pH的影响 （比较复杂，不讨论）
（3）稀释对pH的影响 （少量稀释，影响小）
[共轭碱] pH pK a lg [共轭酸]
此题注意 pKa应为共 轭酸的pKa
16
2. ) pH 接近于7.0 的磷酸盐缓冲溶液常用来培养酶，某 种酶仅能存在于pH 为6.90~7.15 的培养液中。求（1）含 有0.225mol· L－1 HPO42－和0.330mol· L－1 H2PO4－的溶液 的pH。（2）若在250mL 该溶液中分别加入0.20 g 及（3） 0.40g NaOH 固体，酶会分解吗？已知H3PO4的pKa1=2.12， pKa2=7.21，pKa3=12.67 解： 此混合溶液的缓冲系为H2PO4－－HPO42－
18
例 3 0.20 mol· L－1的HAc 100 mL与0.20 mol· L－1的NaOH 50 mL混合，pH=？
解： HAc + NaOH NaAc + H2O
反应前
反应后
20
10
10
0
0
10
mmol
mmol
第四章缓冲溶液
如计算上节例1中HAc-Ac- 缓冲体系的缓冲容量：
加入0.010 mol HCl时，
n
0.010
0.11
V | pH | 1.0 | 4.66 4.75 |（mol L-1 pH-1）
15
二、影响缓冲容量的因素
1、缓冲溶液的总浓度：c总 = [ A- ] + [ HA ] • 缓冲比一定时，缓冲溶液的总浓度越大，
（1）单位体积缓冲溶液的pH值改变1（dpH＝1）
时所需加入的一元强酸或一元强碱的物质的量。
（2）为正值，越大，缓冲溶液的缓冲能力越强。 （3）的单位：mol L-1 pH-1
14
2、实际工作中常用公式： n
V | pH |
• V 表示缓冲溶液的体积 • n 表示加入的一元强酸或强碱的物质的量 • pH表示缓冲溶液pH值的变化
缓冲容量越大；且缓冲比等于1时，缓冲容量最大(max)
17
3、与pH的关系曲线：
（N冲很能碱1值曲由现（H可，越时aA3能大力）1，线于峰看缓大2O），c）H-力是本体值。此2出冲，N曲当1、曲，， 由 身 系 时、它时a溶缓缓线缓 3A线它且 于 的 不6、们液 冲冲c出冲代最2缓们强 同缓 p4具的 容比、现比H、表大冲也酸 ，冲有量相3总很 不等盐 一 5，都体有（ 出容缓。越同浓低 同于酸峰如代系缓强量冲大时度（和表，
21
例2：欲配制pH5.0缓冲溶液，试计算在50mL 0.1molL-1 HAc溶液中加入0.1 molL-1 NaOH溶液多少毫升?
解：设加入NaOH溶液 x mL。
pH
pK a
lg
n Ac n HAc
pK a
lg
0.1x 0.1 (50 x)
缓冲溶液
4.4 缓 冲 溶 液 的 配 制
缓冲溶液的配制
1.选择适当的缓冲对，使所配制的缓冲溶液的pH值 落在所选缓冲对的pKa±１范围内。 2.缓冲对的pKa值应尽可能接近于所需配制缓冲溶液 的pH值。 3.一般采用浓度相等的共轭酸碱对来配制。 4.配制的缓冲溶液要有一定的总浓度，一般在0.05 -0.2 mol·-1 之间。 L 5.所选择的缓冲对不能与反应物或生成物发生作用， 药用缓冲溶液还必须考虑是否有毒性等。 6.校正：需在pH计监控下，对所配缓冲溶液的pH校 32 正。
2 .3
c(H A ) c(A ) c(H A ) c(A )
26
4.3 缓 冲 容 量 和 缓 冲 范 围
影响缓冲容量的因素
1.缓冲溶液的总浓度c总 2.与缓冲溶液的缓冲比有关
27
4.3 缓 冲 容 量 和 缓 冲 范 围
缓冲容量 与pH的关系 （1）HCl （2）0.1 mol· -1 L HAc+NaOH （3）0.2 mol· -1 L HAc+NaOH （4）0.05 mol· -1 L KH2PO4+NaOH （5）0.05 mol· -1 L H2BO3+NaOH （6）NaOH
pH p K a 2 lg [ HPO
24 -
]
7 . 21 lg
0 . 265 mol L 0 . 290 mol L
1 1
7 . 17
[ H 2 PO 4 ]
此时溶液超过了酶稳定存在的限度，酶将会分解。
25
4.3 缓 冲 容 量 和 缓 冲 范 围
缓冲容量(Buffer Capacity)
缓冲容量减弱
缓冲容量减弱
基础化学第四章 缓冲溶液
(Henderson—Hasselbalch方程式 (Henderson—Hasselbalch方程式 ) 1. 方程
HB + H2O
H3O + B
+
-
[H3O+ ][B- ] ，式 边 取 对 等 两 各 负 数 Ka = [H ] B [B- ] pH = pKa + lg [H B]
第二节
缓冲溶液的pH值 缓冲溶液的pH值
第三节 缓式
β= ∆ na(b) V ∆pH
β=
d na(b) V dpH
V： 是缓冲溶液的体积 ，单位为L。 单位为L dna(b)：缓冲溶液中加入微小量的一元强酸 (dna) 或一元强碱(dnb)，单位是mol。 (dn 或一元强碱(dn 单位是mol。 |dpH|：为缓冲溶液pH值的改变量 |dpH|：为缓冲溶液pH值的改变量。 值的改变量。
第三节 缓冲容量和缓冲范围
(Buffer Capacity and Effective Range) 一、缓冲容量 1. 缓冲容量 ： 定义：单位体积缓冲溶液的pH值改变1 值改变1 定义：单位体积缓冲溶液的pH值改变 个单位时， 个单位时，所需加入一元强酸或一元强 碱的物质的量。 碱的物质的量。 符号： 符号：β
第一节 缓冲溶液及缓冲机制
缓 系 冲 HAc-NaAc H2CO3-NaHCO3 H3PO4-NaH2PO4 质 转 平 子 移 衡 HAc+H2O H2CO3+ H2O H3PO4+H2O
+
Ac +H3O
-
-
+ +
HCO3 +H3O Tris+H3O NH3+H3O
HB + H2O
H3O + B
+
-
[H3O+ ][B- ] ，式 边 取 对 等 两 各 负 数 Ka = [H ] B [B- ] pH = pKa + lg [H B]
第二节
缓冲溶液的pH值 缓冲溶液的pH值
第三节 缓式
β= ∆ na(b) V ∆pH
β=
d na(b) V dpH
V： 是缓冲溶液的体积 ，单位为L。 单位为L dna(b)：缓冲溶液中加入微小量的一元强酸 (dna) 或一元强碱(dnb)，单位是mol。 (dn 或一元强碱(dn 单位是mol。 |dpH|：为缓冲溶液pH值的改变量 |dpH|：为缓冲溶液pH值的改变量。 值的改变量。
第三节 缓冲容量和缓冲范围
(Buffer Capacity and Effective Range) 一、缓冲容量 1. 缓冲容量 ： 定义：单位体积缓冲溶液的pH值改变1 值改变1 定义：单位体积缓冲溶液的pH值改变 个单位时， 个单位时，所需加入一元强酸或一元强 碱的物质的量。 碱的物质的量。 符号： 符号：β
第一节 缓冲溶液及缓冲机制
缓 系 冲 HAc-NaAc H2CO3-NaHCO3 H3PO4-NaH2PO4 质 转 平 子 移 衡 HAc+H2O H2CO3+ H2O H3PO4+H2O
+
Ac +H3O
-
-
+ +
HCO3 +H3O Tris+H3O NH3+H3O
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【例题4】欲配制pH值为6.90的磷酸盐缓冲溶液 100ml,问需要浓度均为0.15 mol· L-1 NaH2PO4和NaOH 溶液各多少毫升？ （25℃ H3PO4 pKa1 = 2.12 pKa2 = 7.20 pKa3 = 12.36 ） 解：设需NaOH溶液 Xml , 则NaH2PO4 溶液为 （100–X）ml 当Xml NaOH加入到NaH2PO4溶液 后，NaH2PO4消耗Xml 并生成Xml Na2HPO4。 NaH2PO4 + NaOH = Na2HPO4 + H2O
3 多元酸碱的共轭酸碱对：
如：NaHCO3－Na2CO3；NaH2PO4－Na2HPO4
常见的缓冲对（系）如下表
共轭酸（HB） HAc H3PO4 H2PO4HPO42H2CO3 HCO3Tris· HCl NH＋4 共轭碱（B） AcH2PO4HPO42PO43HCO3CO32Tris NH3
二、缓冲作用原理
以HAc ～ Ac缓冲溶液为例说明：
（足量）
主要由 NaAc解离 产生
HAc + H2O ⇌
H3O＋ + Ac-（足量）
（1）当加入少量强酸时，溶液中的Ac-就接受 H3O＋质子，平衡向着生成HAc分子的方向移动， Ac-是抗酸成分-共轭碱。 （2）当加入少量强碱时，溶液中的H3O＋与OH-结 合生成水，平衡向着HAc分子的解离方向移动， HAc是抗碱成分-共轭酸。
过量
H2PO4- + OH- ⇌ HPO42- + H2O 最终 HPO42- + OH- ⇌ PO43- + H2O
此混合溶液的缓冲系为： HPO42- - PO43查表知HPO42-的pKa3 = 12.66，
反应后：
nHPO 2- 0.10×300- 0.10× 100 0.02(mol)
0.020mol HAc 和 0.050mol NaAc ，所以缓冲
溶液中[HAc]和[NaAc]分别为
[HAc]=0.020mol·L-1
[NaAc]=0.050mol·L-1
0.050 代入缓冲公式得 pH 4.75 lg 0.020
=4.75 + 0.40 = 5.15
（2）①加入0.005molHCl后缓冲溶液的pH值： 加入HCl后，外加的H3O＋与溶液中的Ac-结合生成HAc， HAc的量增多，同时Ac-的量减少，所以
缓冲比在
1 10 ～ 具有有效缓冲作用 10 1
pH = pKa ±1 pKa + 1～ pKa -1
常用缓冲系的缓冲范围 缓冲系 HCl-KCl H2C8H4O4- NaOH KHC8H4O4- NaOH HAc-NaAc KH2PO4- NaHPO4 H3BO3- NaOH NaHCO3- Na2CO3 缓冲范围 1.0～2.2 2.95 2.2 ～ 4.0 5.41 4.0 ～5.8 4.74 3.7 ～5.6 7.20 5.8 ～8.0 9.14 8.0 ～10.0 10.25 9.2 ～11.0 pKa
即缓冲溶液的pH值由原来的5.15升至5.31
（3）加入100ml水后，溶液的pH值:
0 . 020 1000 [HAc] = L-1) 0.018 (mol· 1100 0.050 1000 [NaAc]= L-1) 0.045 (mol· 1100
代入缓冲公式得
0.045 pH 4.75 lg 4.75 0.40 5.15 0.018 由此得出：
抗酸成分 1．组成
共轭碱(足量)
抗碱成分
共轭酸(足量)
2．缓冲对（系）： 把组成缓冲溶液的共轭酸碱对称为缓冲对（系）。
典型缓冲溶液的三种类型
1 弱酸及其共轭碱：
如： HAc－NaAc; H2CO3－NaHCO3;
C6H4(COOH)2－C6H4(COOH)COOK
2 弱碱及其共轭酸：
如： NH3－NH4Cl； CH3NH2－CH3NH3+Cl-
第四章 缓冲溶液
第一节 缓冲溶液及缓冲作用原理
第二节 缓冲溶液pH值的计算
第三节 缓冲容量和缓冲范围 第四节 缓冲溶液的配制 第五节 血液中的缓冲系
第一节 缓冲溶液及缓冲作用原理
一、缓冲溶液的缓冲作用及组成 1. 举例 溶液 pH 指示剂 颜色 加酸 加碱 H 2O 7.0 绿 黄 蓝 NaCl NaH2PO4- Na2HPO4
[HAc]=（0.020+0.0050）/ 1.0 = 0.025（mol·L-1）
[NaAc]=（0.050-0.0050）/ 1.0 = 0.045（mol·L-1）
代入式得
0.045 pH 4.75 lg 4.75 0.26 5.01 0.025
缓冲溶液的pH值由原来的5.15降至5.01
第四节 缓冲溶液的配制
一、缓冲溶液的配制方法 1.选择合适的缓冲系
所选缓冲系在混合后不会产生副反应或沉淀； 对于医用缓冲溶液，还要考虑缓冲系是否有毒， 是否与主药发生配伍禁忌，缓冲系在加温灭菌时和 贮藏期内是否稳定等； 尽量使缓冲系弱酸的pKa与所配制溶液的pH值 接近，至少使要求的pH值在所选缓冲系的缓冲
过量
反应后
nH
PO 2 4
0.10 300 0.10 200 0.01(mol)
n HPO 2 0.10 200 0.02(mol)
4
代入公式得
0.02 pH 7.20 lg 7.20 0.30 7.50 0.01
即此时混合溶液的pH值为7.50。
（2）在300mlNaH2PO4溶液中加入400ml0.10 mol· L-1 NaOH溶液后有如下反应
问：如使用相同浓度的弱酸及其共轭碱来配 制缓冲溶液，上式又可怎样表示？
pH pKa lg
C( B ) V( B ) C( HB ) V( HB )
pKa lg
V( B ) V( HB )
(4-3)
缓冲比：缓冲公式中共轭碱与共轭酸浓度的比值。
[共轭碱] CB [共轭酸] CHB
[ H 3 O ] Ka
[ HB] [B ]
(4-1)
[B ] [共轭碱] pH pKa lg pKa lg [ HB] [共轭酸]
上式称为亨德森-哈塞尔巴赫方程式 若缓冲溶液的总体积为V，共轭碱（B-）的物质 的量为nB-，共轭酸（HB）的物质的量为nHB ， 则
一．缓冲容量的概念 缓冲容量是衡量缓冲溶液缓冲能力大小的尺度， 在数值上等于使单位体积缓冲溶液的pH值改变 1个单位时，所需加入的一元强酸或一元强碱的 物质的量(mol)。 常用β来定量表示，用公式表示如下：
n b V | pH |
(4-4)
一般β越大，缓冲溶液缓冲能力越强；β越小， 缓冲能力越弱
7.0 7.0 溴麝香草酚蓝 绿 绿 黄 蓝 绿 绿
2．定义：
把能够抵抗外来少量强酸、强碱或 稍加稀释而保持 pH 值基本不变的溶液称
为缓冲溶液。
把溶液能够抵抗外来少量强酸、强
碱或稀释而保持 pH 值基本不变的作用称
为缓冲作用。
3. 缓冲溶液的组成
经实验发现，不仅由NaH2PO4-Na2HPO4组成的溶液 具有缓冲作用，而且由HAc-NaAc、NH4Cl-NH3、 NaH2PO4-Na2HPO4等组成的溶液同样具有缓冲作用
有剩余
HCl + NH3· H2O ⇌ NH4Cl + H2O
n NH 4Cl 0.10100 10.0 mmol
n NH 3 H 2O 0.10 400- 0.10100 30.0 mmol
pKa=14.00-pKb=14.00-4.75=9.25
30.0 pH 9.25 lg 9.25 0.48 9.73 10.0
总浓度： C总=CHB+C B-
二、影响pH值的因素
pKa ：缓冲溶液的pH值主要取决于缓冲系中 弱酸的Ka ， Ka与温度有关。 缓冲比：同一缓冲系的缓冲溶液， pKa一定， 其pH随着缓冲比的改变而改变。当缓冲比=1 时， pH= pKa 缓冲溶液加水稀释时，缓冲比不变，pH不变， 所以缓冲溶液具有抗稀释性。 例题1、2 、3
缓冲溶液的缓冲作用
实质上是溶液中的共轭酸碱对，在
外来少量强酸或强碱的加入后，通过自身
的质子转移平衡的移动，来调节溶液的H3O
＋离子浓度，使其不发生显著的变化，从而
起到保持溶液pH值几乎不变的作用。
第二节 缓冲溶液的pH值
一、缓冲溶液pH值的计算公式 HB+H2O ⇌ H3O+ + BNaB → Na+ + B[ H 3 O ][ B ] Ka [ HB]
X ( Na 2 HPO4 ) pH pKa lg 100 2 X ( NaH 2 PO4 )
6.90=7.20+
lg
X 100 2 X
X lg = -0.30 100 2 X
X =0.50 100 2 X
X=25(ml) 100－X=75(ml)
第三节 缓冲容量和缓冲范围
2.303 CHB CB db V dpH C总
1 C总 2
(4-5)
当缓冲比为1：1时，β 最大，
且，则 C HB C B-
极大
C总 C总 2.303 2 2 0.576C 总 C总
(4-6)
三 缓冲范围
把缓冲溶液具有有效缓冲作用的pH 值范围称为缓冲范围。
②加入NaOH后缓冲溶液的pH值： 加入NaOH后，溶液中Ac-的量增多，HAc的量减少，所以
[HAc] =(0.020-0.0050)/1.0=0.015(mol·L-1)