醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)化學(xué)-第三章緩沖溶液.ppt

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1、2020/9/11,第三章 緩沖溶液,Chapter Three Buffer Solution,2020/9/11,主要內(nèi)容,緩沖溶液的概念和緩沖作用原理,第三章 緩沖溶液（Buffer Solution）,緩沖溶液的pH值,緩沖容量,緩沖溶液配制,緩沖溶液在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用,2020/9/11,【內(nèi)容提要】 一、緩沖溶液的緩沖作用和組成 二、緩沖類型,第一節(jié) 緩沖溶液及緩沖作用原理,2020/9/11,實(shí)驗(yàn)1：25 oC 時(shí)，純水的pH=7.00, 在1L純水溶液中加入0.01 mol的強(qiáng)酸(HCl)或0.01mol強(qiáng)堿(NaOH)，溶液的pH發(fā)生了顯著變化，改變了5個(gè)pH單位。 結(jié)論：

2、純水易受外加少量強(qiáng)酸或強(qiáng)堿的影響，pH發(fā)生顯著變化。* 純水不具有抵抗外加少量強(qiáng)酸或強(qiáng)堿而使溶液的pH保持基本不變的能力。*,第一節(jié) 緩沖溶液及緩沖作用原理,2020/9/11,實(shí)驗(yàn)2： 在1L含HAc和NaAc均為0.1molL-1溶液中加入0.01mol的強(qiáng)酸(HCl)，溶液的pH由4.75下降到4.66，僅改變了0.09個(gè)pH單位； 若改加入0.01mol強(qiáng)堿(NaOH)，溶液的pH由4.75上升到4.84，也僅改變了0.09個(gè)pH單位； 此混合溶液pH改變很小。如用水稍加稀釋時(shí)，亦有類似現(xiàn)象，即HAc-NaAc溶液pH保持基本不變。 結(jié)論： HAc-NaAc混合溶液具有抵抗外加

3、少量強(qiáng)酸、強(qiáng)堿或稍加稀釋而保持溶液的pH基本不變的能力。,第一節(jié) 緩沖溶液及緩沖作用原理,2020/9/11,1、緩沖溶液的概念（Concept of Buffer Solution) 能抵抗少量強(qiáng)酸、強(qiáng)堿和水的稀釋而保持體系的PH值基本不變的溶液稱緩沖溶液（Buffer Solution）。 緩沖溶液對(duì)強(qiáng)酸、強(qiáng)堿或稀釋的抵抗作用叫做緩沖作用（ Buffer action ）.,第一節(jié) 緩沖溶液及緩沖作用原理,2020/9/11,第一節(jié) 緩沖溶液及緩沖作用原理,較濃的強(qiáng)酸、強(qiáng)堿也具有緩沖作用*，但實(shí)際上很少作為緩沖溶液使用。 通常我們所說的緩沖溶液，一般是由足夠濃度的共軛酸堿對(duì)的兩種物質(zhì)組

4、成。,2020/9/11,,第一節(jié) 緩沖溶液及緩沖作用原理,2020/9/11,（1）加入少量強(qiáng)酸（Adding a small amount of acid） 當(dāng)向混合溶液中加入強(qiáng)酸時(shí)，溶液中的H3O+濃度增加，但Ac-能接受H3O+ 的質(zhì)子，轉(zhuǎn)變成HAc ，使平衡向左移動(dòng)。由于加入的強(qiáng)酸量比較少，大量的Ac- 僅少部分與H3O+ 反應(yīng)，達(dá)到新的平衡時(shí)， Ac- 的離子略有降低，HAc 分子的濃度略有升高，而 H+ 濃度幾乎沒有升高，所以溶液的pH 值基本保持不變。 Ac-叫做抗酸成分。,,,第一節(jié) 緩沖溶液及緩沖作用原理,2020/9/11,（2）加入少量強(qiáng)堿（Adding a sma

5、ll amount of base） 當(dāng)向混合溶液中加入強(qiáng)堿時(shí)，溶液中的OH-濃度增加， OH-與H3O+ 反應(yīng)生成H2O，從而使H3O+減少 ，使平衡向右移動(dòng)，促使HAc離解生成H3O+ 。與OH- 反應(yīng)所消耗的H3O+ 由 HAc離解生成H3O+ 來補(bǔ)充，達(dá)到新的平衡時(shí)，HAc 的濃度略有降低， Ac- 離子的濃度略有升高，而 H3O+ 濃度幾乎沒有降低，所以溶液的pH 值基本保持不變。 HAc 叫做抗堿成分。,第一節(jié) 緩沖溶液及緩沖作用原理,2020/9/11,（3）稀釋（Dilution） 當(dāng)緩沖溶液稀釋時(shí)， H3O+離子的濃度改變不大，其原因是稀釋了共軛酸和共軛堿相同的倍數(shù)。

6、,第一節(jié) 緩沖溶液及緩沖作用原理,3、緩沖系類型 （Composition and Type of buffer solution） 對(duì)于其它類型的緩沖溶液與HAc NaAc 所組成的緩沖溶液類似。由一種共軛酸和相應(yīng)的共軛堿組成的緩沖溶液，在溶液中都存在著如下的質(zhì)子轉(zhuǎn)移平衡： A + H2O B + HO3+,2020/9/11,,抗酸時(shí)，消耗共軛堿，平衡向左移動(dòng)，同時(shí)產(chǎn)生共軛酸；抗堿時(shí)，消耗共軛酸，平衡向右移動(dòng)，同時(shí)產(chǎn)生共軛堿。因此，溶液的pH 值保持基本不變。像這種弱酸及其共軛堿組成的混合液，只要具有足夠的濃度，就具有緩沖作用。A 稱為抗堿成分， B 稱為抗酸成分，這兩

7、種成分合稱緩沖系（buffer system）或緩沖對(duì)（buffer pair）。,第一節(jié) 緩沖溶液及緩沖作用原理,2020/9/11,3、緩沖系類型 （Composition and Type of buffer solution） （1）弱酸及其它的共軛堿（鹽）組成的緩沖系 Weak acid and its conjugate base (salt) HAc-NaAc, H2CO3-NaHCO3 Z=0, A0-B- （ 2）弱減及其它的共軛酸（鹽）組成的緩沖系 Weak base and its conjugate base (salt) NH3H2O-

8、NH4Cl， ph-+ NH3 -- phNH2 Z=+1, A+-B0 （ 3）多元酸的酸式鹽及其它的次級(jí)鹽組成的緩沖系 Polyprotic acid salt and its conjugate NaHCO3- Na2CO3 ； NaH2PO4-Na2HPO4Z=-1, A--B2,第一節(jié) 緩沖溶液及緩沖作用原理,2020/9/11,【內(nèi)容提要】 一、緩沖溶液pH的計(jì)算公式 二、緩沖溶液pH的計(jì)算,第二節(jié) 緩沖溶液的pH (The pH of Buffer Solution),2020/9/11,3.2 緩沖溶液的pH 值The pH of Buffer Solutio

9、n,1、緩沖溶液pH 值的計(jì)算公式 （亨德森- 哈塞爾巴赫方程式） （Henderson Hasselbalch equation） HA (aq) H+ (aq) + A- (aq) H+A- K a = -------------- HA HA H+ = Ka -------- A- HA -log H+ = -log Ka - log------- A-,2020/9/11,3.2 緩沖溶液的pH 值The

10、pH of Buffer Solution,HA A- pH = p K a - log -------- = p K a + log-------- A- HA base pH = p K a + log --------- acid 這就是亨德森- 哈塞爾巴赫方程式 （Henderson-Hasselbalch equation）,2020/9/11,緩沖溶液的pH 值The pH of Buffer Solution,HA的濃度為c(HA) (或稱起始濃度,配制濃度)， NaA的濃度為c(NaA)；H

11、A解離部分的濃度為c(HA) 。 則： HA平 = c(HA) - c(HA) A-平 = c(NaA)+ c(HA) HA平c(HA) ，A-平c(NaA) c(A-) * 又可表示為： A pH = p K a + log --------- HA c(A) pH p K a + log --------- c(HA) c（共軛堿） pH p K a + log ------------- c（共軛酸）,2020/9/11,3.2 緩沖溶液的pH 值The pH of

12、Buffer Solution,對(duì)于具體的緩沖系： （1）HAc NaAc緩沖系 HA 共軛酸 H+ = Ka -------- = Ka -------- A- 共軛堿 （2） NH 4Cl NH 3緩沖系 NH 3 共軛堿 OH - = Kb -------- = Kb -------- NH 4+ 共軛酸,2020/9/11,3.2 緩沖溶液的pH 值The pH of Buffer S

13、olution,由上面公式可知: (1)緩沖溶液的pH值取決于共軛酸的Ka 和緩沖溶液的緩沖比值（buffer ratio， r a ）即共軛酸 / 共軛堿 。 （The pH of a buffer solution depends on the Ka of conjugate acid and the ratio of conjugate acid and conjugate base. The ratio is called buffer ratio） （2）同一緩沖系，當(dāng)溫度和 Ka 一定時(shí)，其pH值取決于緩沖比。只要改變緩沖比，可在一定范圍內(nèi)配制不同pH值的緩沖溶液。 （ F

14、or certain buffer solution, at a given temperature, Ka is a constant. pH depends on the buffer ratio. We can design different buffer solutions by changing the buffer ratio） （3）當(dāng)緩沖比等于1，即共軛酸 = 共軛堿 時(shí)，緩沖溶液的pH值等于組成緩沖溶液的弱酸的pka 。 （ When buffer ratio =1 , A- = HA, pH = pKa ）,2020/9/11,3.2 緩沖溶液的pH 值The pH of

15、 Buffer Solution,（4）加入少量水稀釋，若只考慮體積變化，緩沖比不變。實(shí)際上溶液稀釋時(shí)可改變?nèi)芤旱碾x子強(qiáng)度和弱酸的電離度，緩沖比隨之改變，必然引起pH值的改變。若稀釋后的體積改變不大時(shí)，pH值的改變是很小的。（When buffer solution is diluted, the buffer ratio is not changed, so pH of buffer solution is not changed） （5） p K a = -log K a H2PO4- - HPO42- NH4+ - NH3,2020/9/11,3.2 緩沖

16、溶液的pH 值The pH of Buffer Solution,若緩沖溶液中弱酸及其共軛堿的濃度相同，c(A)=c(B)時(shí)，可改寫為： c（B）V（B） pH = p K a + log ------------------ c（A）V（A） V（B） pH = p K a + log --------- V（A）,2020/9/11,3.2 緩沖溶液的pH 值The pH of Buffer Solution,若緩沖溶液的體積以V 表示，若以n A 、n B 分別表示的 溶液中所含共軛酸和共軛堿的物質(zhì)的量， 則

17、 n（B） n（B） c（A） = -------- c（HA） = -------- V V 則： n（B） pH = p K a + log --------- n（A） n B pH = p K a + log ----- n A 亨德森- 哈塞爾巴赫方程式（Henderson-Hasselbalch equation）,2020/9/11,3.2 緩沖溶液的pH值The pH of Buffer Solution,2、緩沖溶液的

18、pH值計(jì)算 例4-1 計(jì)算1.0mol/L HAc和1.0mol/LNaAc緩沖系的pH 值。pKa H Ac= 4.75 A- 1.0 pH = p K a + log------- = 4.75 + log------ HA 1.0 = 4.75,2020/9/11,3.2 緩沖溶液的pH值The pH of Buffer Solution,例4-2 計(jì)算0.10molL-1 NH3 20ml和0.20 molL-1 NH4Cl 15ml混合溶液的pH值。 解：此混合溶液的緩沖系為NH4+-NH3，查表知：pKa(NH

19、4+)=9.25，代入公 式得 = 9.25-0.17=9.08,2020/9/11,3.2 緩沖溶液的pH值The pH of Buffer Solution,例4-3在100 ml的 0.1mol/LHCl 溶液中 加入 400 ml 0.1mol/LNH3 溶液，該溶液的 pH是多少 ? (pkb = 4.75) 解： acid = NH4+ = (1000.1)/500 = 10/500 (mol/L) base= NH3 = (400 0.1- 100 0.1)/500 =30/500 (mol/L) pK a (NH4+) = 14 - 4

20、.75 = 9.25 base 30/500 pH = p K a + log --------- = 9.25+log--------- = 9.73 acid 10/500,2020/9/11,3.2 緩沖溶液的pH 值The pH of Buffer Solution,例4-4 取0.10molL-1KH2PO410ml與0.20 molL-1 Na2HPO41.0ml混合,求其混合溶液的pH值。 解：此混合溶液的緩沖系為H2PO4--HPO42-，查表知 H2PO4-的pKa2=7.21，代入公式得 = 7.21

21、-0.70=6.51,2020/9/11,3.2 緩沖溶液的pH 值The pH of Buffer Solution,補(bǔ) 1： 在燒杯中盛放20.00 mL 0.10molL-1 NH3H2O 溶液,逐步滴入0.10 molL-1 HCl 溶10.00mL , 求此混合溶液的pH值.(pKb = 4.75). 補(bǔ) 2: 取50.00 mL 0.10molL-1某一元弱酸溶液與 20.00mL 0.10 molL-1 KOH 溶液混合,將此液 稀釋至100mL測(cè)出此液的pH值為5.25,求此一 元弱酸的電離常數(shù)是多少? 補(bǔ) 3: 298K時(shí),將150mL0.2 molL-1

22、 NaAc溶液與50 mL 0.1 molL-1 H2S04混合,求混合溶液的pH值,若 混合溶液中含有10-5 molL-1 Fe3+雜質(zhì),判斷有無 沉淀產(chǎn)生?(pKa = 4.75 ,Ksp = 1.110-36 ),2020/9/11,解題思路: 加入HCl后,進(jìn)行如下反應(yīng): NH3 H2O + HCl = NH4Cl+H2O 由此知,反應(yīng)后:nNH3 = 20.000.100 10.000.100 = 1(mmol) nNH4+= nHCl = 0.10010.00 = 1 (mmol) 由 得, 所以,pH = 14.0 4.75 = 9.25,補(bǔ)

23、1：,2020/9/11,解題思路: 反應(yīng): HA + KOH = KA + H2O 平衡后:HA = (500.10 200.10)/100 = 0.03(mol L-1) KA= (200.10)/100 = 0.02 (mol L-1) 由 得, 所以,kHA = 3.7510-6,補(bǔ) 2:,2020/9/11,補(bǔ) 3:,解題思路: 混合溶液中的反應(yīng): 2NaAc + H2SO4 = Na2SO4 + 2HAc 由等物質(zhì)的量規(guī)則知:NaAc = (1500.20 500.10)/200 = 0.03(mol L-1) HAc= (2500.10)/200

24、= 0.05 (mol L-1) 由 得, 所以,pH = 5.15 pOH = 8.85 OH = 1.40 10-9 mol L-1 又 Fe3+ + 3OH- = Fe(OH)3 Q i = Fe3+OH-3 = 2.74 10-32 1.1 10-36 故有Fe(OH)3沉淀產(chǎn)生.,2020/9/11,第三節(jié) 緩沖容量和緩沖范圍,【內(nèi)容提要】 一、緩沖容量 二、影響緩沖容量的因素 三、緩沖容量與pH值的關(guān)系,2020/9/11,3.3 緩沖溶液的緩沖容量Capacity of Buffer Solution,（1）緩沖容量的概念（Concept of b

25、uffer capacity） 緩沖容量()在數(shù)值上等于單位體積（1L或1ml）的緩沖溶液的pH值改變一個(gè)單位所需外加一元強(qiáng)酸或者一元強(qiáng)堿的物質(zhì)的量（mol 或mmol）其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：（The buffer capacity () is the amount-of-substance of strong acid or base per liter needed to produce a unitchange in pH.）,2020/9/11,3.3 緩沖溶液的緩沖容量Capacity of Buffer Solution,b a = ---------- = - ------

26、---- |pH| |pH| b、a分別為單位體積中加入一元強(qiáng)堿、一元強(qiáng)酸的微小量， pH值為加入強(qiáng)堿、強(qiáng)酸后溶液pH值的改變量。,2020/9/11,3.3 緩沖溶液的緩沖容量Capacity of Buffer Solution,值越大，就相當(dāng)于使單位體積緩沖溶液的pH值改變1個(gè)單位所需要加入強(qiáng)酸或強(qiáng)堿的量越多，緩沖能力越大。緩沖容量只是在一定范圍內(nèi)的平均值，加入強(qiáng)酸或強(qiáng)堿的量越少，pH值的改變量越小，緩沖容量的計(jì)算值越準(zhǔn)確： db da = ---------- = - ---------- |dpH| |dpH| 緩沖容量單位是

27、molL-1 pH-1 。,2020/9/11,3.3 緩沖溶液的緩沖容量Capacity of Buffer Solution,緩沖溶液pH值每發(fā)生一微小變化，都有相應(yīng)的緩沖容量，換 言之，緩沖容量是隨著pH值的改變而改變的，這種變化關(guān)系如 圖： 圖3 1 緩沖容量與pH值的關(guān)系 a -HCl; b,c-HAc-NaAc; d-0.05mol/LKH2PO4-NaOH; e - 0.05mol/LH3BO3-NaOH; f-NaOH,2020/9/11,3.3 緩沖溶液的緩沖容量Capacity of Buffer Solution,（

28、2）影響緩沖容量的因素（Factors of Influencing Buffer capacity） 緩沖容量的大小取決于緩沖溶液的總濃度和緩沖比。 （2.1）緩沖溶液總濃度對(duì)緩沖溶液的影響,2020/9/11,3.3 緩沖溶液的緩沖容量Capacity of Buffer Solution,當(dāng)緩沖比一定時(shí),緩沖溶液的總濃度越大,則緩沖容量就越大(如上圖曲線b和c).此變化關(guān)系還可以用下表實(shí)例說明: Table 3-1: the relationship between capacity and concentration -----------------------

29、------------------------------------- Buffer Ac-(mol/L) HAc ratio c total (molL-1pH-1) ------------------------------------------------------------ 1 0.1 0.1 1:1 0.2 0.115 2 0.02 0.02 1:1 0.04 0.023 ------------------------------------------------

30、-------------,2020/9/11,3.3 緩沖溶液的緩沖容量Capacity of Buffer Solution,(2.2)緩沖比對(duì)緩沖容量的影響: 當(dāng)緩沖溶液的總濃度一定時(shí),緩沖容量是隨著緩沖比的變化而變化的（見上圖的曲線b、c、d、e）。 當(dāng)緩沖比等于1時(shí)，即溶液的pH = pK a時(shí)， 緩沖容量最大，在曲線上是極大值； 而緩沖比遠(yuǎn)離1，即pH 遠(yuǎn)離pK a時(shí)，緩沖容量變小，緩沖比偏離1越遠(yuǎn)，緩沖容量越小。此變化關(guān)系還可以用下表實(shí)例說明:,2020/9/11,Table 3-2: the relationship between capacity and buff

31、er ratio ---------------------------------------------------------------------------------- Buffer Ac-(mol/L) HCl ratio c total (mol L-1pH-1) ------------------------------------------------------------------------------------- 1 0.095 0.005 19:1 0.1 0.0109 2 0.09 0.01 9:1

32、 0.1 0.0207 3 0.05 0.05 1:1 0.1 0.0576 4 0.01 0.09 1:9 0.1 0.0207 5 0.005 0.095 1:19 0.1 0.0109 -------------------------------------------------------------------------------,2020/9/11,3.3 緩沖溶液的緩沖容量Capacity of Buffer Solution,（2.3）緩沖溶液的緩沖范圍 一般認(rèn)為,當(dāng)緩沖比小于1/10或大于

33、10/1,相應(yīng)地溶液的pH值小于p K a 1或 p K a+ 1,時(shí),緩沖容量已太小,溶液已失去緩沖能力.(When the ratio (A- / HA)1/10 or 10/1 , in other words pHp K a 1 or pHp K a+ 1, the solution loses buffer ability ) 緩沖溶液的pH值在pH = p K a 1區(qū)間時(shí),緩沖溶液才具有緩沖能力。緩沖溶液具有緩沖能力的pH范圍pH = p K a 1，稱為緩沖范圍（buffer range）。 ( only in the range, pH = p K a 1 the

34、 buffer is effective. This range is called buffer range。）,2020/9/11,3.3 緩沖溶液的緩沖容量Capacity of Buffer Solution,Figure: Distribution curves for acetic acid and acetate ion as a function of pH.,2020/9/11,3.3 緩沖溶液的緩沖容量Capacity of Buffer Solution,Figure: Distribution curves for carbonic acid, bica

35、rbonateion, and carbonic ion, as a function of pH.,2020/9/11,【內(nèi)容提要】 一、緩沖溶液的配制原則 二、緩沖溶液的配制,第四節(jié) 緩沖溶液的配制,2020/9/11,3.4 緩沖溶液的配制Designing and Preparation ofBuffers,（1）緩沖溶液的配制規(guī)則 (Preparing Principle of Buffer Solution) (1) 選擇合適緩沖系：(Choose the suitable buffer system) pH=4.2 buffer solution, HAc

36、- NaAc, pKa=4.75, buffer range: 3.7-5.6 要有多種緩沖系可供選擇，則應(yīng)該盡可能選擇更接近欲配制的pH值緩沖系，這樣的緩沖溶液的緩沖比盡量等于1，使得緩沖能容量最大。 pH= 5.2 buffer solution, HAc-NaAc, pKa=4.75 KOOCC6H4COOH - KOOCC6H4COONa, pKa=5.4,2020/9/11,3.4 緩沖溶液的配制Designing and Preparation ofBuffers,要有適當(dāng)?shù)目倽舛?Choose the suitable total concentration 一般緩

37、沖溶液總濃度在0.05 0.2 molL 1 ，緩沖容量為0.01 0.1之間.(總濃度太低，緩沖容量過小，總濃度太高，離子強(qiáng)度太大，配制的緩沖溶液的pH值必須校正。) 3. 根據(jù)所要求的pH值和所選用緩沖系中的共軛酸的pKa,計(jì)算各種緩沖成分所需的量. 4. 按照計(jì)算結(jié)果,將所需的共軛酸和共軛堿溶液混合均勻,即可得到一定pH值和一定體積的緩沖溶液.,2020/9/11,3.4 緩沖溶液的配制Designing and Preparation ofBuffers,(2)緩沖溶液的配制: (2.1)以相同濃度的共軛酸和共軛堿來配制: 先配制出相同濃度的共軛酸和共軛堿溶液,然后根據(jù)緩沖溶液的p

38、H計(jì)算公式計(jì)算出所需的共軛酸和共軛堿的體積數(shù)混合,就可以得到要配制的緩沖溶液. 設(shè)需配制溶液的總體積為V ,共軛酸的體積為VA和共軛堿VB,混合溶液的濃度為C, 則, c VA c VB A= ------- B= ------- VB = V VA V V VB V VA pH = p K a + lg ------ = p K a +lg--------- VA VA,2020/9/11,3.4 緩沖溶液的配制Designing and Preparation of

39、Buffers,例1.如何配制pH=5.00,具有中等緩沖能力的緩沖溶液100mL? 解: (1)選擇合適的緩沖系, HAc- Ac- (2)選總濃度:所配制的緩沖溶液是中等緩沖能力,總濃度可選 0.1mol L 1 (3)計(jì)算所需HAc、NaAc的量。 Ac 100VA pH = p K a + log --------- = 4.75+log--------- = 5.00 HAc VA 計(jì)算得, VA = 36.00mL ,VB = 64.00mL. (4)量取6

40、4.00mL0.1 molL1 NaAc溶液 和 36.00mL 0.1 molL1 HAc溶液混合均勻,即可得到pH=5.00,具有中等緩沖能力的 緩沖溶液100mL,2020/9/11,3.4 緩沖溶液的配制Designing and Preparation ofBuffers,(2.2)在一定量弱酸中加入一定量的強(qiáng)堿配制緩沖溶液 例2.用1.00molL-1NaOH中和1.00molL-1丙酸(用HPr代表)的方法， 如何配制1000ml總濃度為0.100molL-1 pH 5.00的緩沖溶液。 (已知丙酸的pKa=4.86) 解： (1)1000ml 緩沖溶液中緩沖物質(zhì)總的

41、物質(zhì)的量皆由 HPr提供。 設(shè)1000ml 總濃度為0.1molL-1的緩沖溶液需1.00molL-1 HPr為 x ml 則 0.11000 = 1.00 x x = 100(ml) 加入丙酸的物質(zhì)的量為：1001=100 mmol,2020/9/11,3.4 緩沖溶液的配制Designing and Preparation ofBuffers,(2)設(shè)需加入1molL-1 NaOH為V ml 則生成的丙酸鈉為V 1= V mmol,總的物質(zhì)的量為100mmol，全部由丙酸提供。,取1.00 molL-1丙酸100ml，1.00 molL-1 NaOH 58.0ml加水至1

42、000ml，即得總濃度為0.100molL-1 pH 5.00的丙酸緩沖溶液1000ml 。,V = 58.0（ml）,2020/9/11,3.4 緩沖溶液的配制Designing and Preparation ofBuffers,Example 3: We want to prepare a buffer solution of pH =5.10,calculate the volume of 0.1mol/L NaOH we should add in the solution of 100ml 0.1mol/L HCl ? buffer system: HAc/Ac-, p K a =

43、 4.75 HAc + OH- Ac - + H2O Added n N a OH = produced n Ac- = neutralized n H Ac Suppose add x ml NaOH , n Ac- = 0.1 x n H Ac= 0.10100 0.1 x pH = p K a + log (n Ac-/ n H Ac) 5.10 = 4.75 +log 0.10 x/(0.10100 0.1 x) x = 69.1 ml take 69.1 ml 0.10 mol/L NaOH solution,add to the 100 ml

44、0.1mol/L HAc solution, then, mixed completely. You got a buffer solution of pH 5.10 .,2020/9/11,3.4 緩沖溶液的配制Designing and Preparation ofBuffers,補(bǔ)例配制1L pH=10.0的NH3-NH4Cl緩沖溶液，已用去350ml15molL-1氨水，問需氯化銨多少克？已知Kb(NH3)=1.810-5 ，M(NH4Cl)=53.5g mol-1。 解:,即：pKa9.25,m(NH4Cl) = 50g,2020/9/11,3.4 緩沖溶液的配制Designing

45、and Preparation ofBuffers,補(bǔ)例1:欲配制pH=5.00緩沖溶液,計(jì)算在50mL0.1molL1 HAc溶 液應(yīng)加入0.1molL1 NaOHmL溶液若干毫升? 補(bǔ)例2:已知,25時(shí),HAc的K a = 1.7610 5 , H2CO3的K a1=1.7610 7 , H3PO4的K a1=1.7610 3 , 問:配制pH = 4.75 的緩沖溶液選用哪種酸最好?計(jì)算需要要 這種酸多少克與NaOH多少克才能配制1L總濃度為1molL1 的緩沖溶液? 補(bǔ)例3:欲配制500mLpH=5.00緩沖溶液,若原始溶液中HAc濃度為 0.2molL1,需加入NaAc3

46、H2O多少克?(忽略體積變化)若 用6.0 molL1 HAc溶液配制原始溶液需多少毫升?配制 時(shí)如何具體操作?(K a=1.7610 5 ,MNaAcH2O),2020/9/11,補(bǔ)例1,解題思路: 混合溶液中的反應(yīng): HAc + NaOH = NaAc + H2O 由等物質(zhì)的量規(guī)則知:被中和的HAc的物質(zhì)的量=生成的NaAc的物質(zhì)的量=被加入的NaOH的物質(zhì)的量 設(shè)需加入NaOH的體積為z ml,則加入NaOH的物質(zhì)的量為0.1z mol,配制成緩沖溶液的總體積為V ml,其值等于(50 + z) ml 所以Ac- = 0.10 z/ V (mol L-1) HAc= (0

47、.5-0.1z)/ V (mol L-1) 由 得 解得z = 32.0 ml 在50.0 mlHAc 溶液中加入32.0 ml 0.1 mol L-1NaOH溶液,然后混合、搖勻即得pH=5.00 的緩沖溶液。,2020/9/11,補(bǔ)例2,解題思路: (1) 選擇HAc 最好（配制pH=4.75的緩沖溶液，pka=4.75） (2) 設(shè)需要HAc為x mol , NaOH為y mol HAc + NaOH = NaAc + H2O 由等物質(zhì)的量規(guī)則知:HAc=x y Ac-=y ; 又知,緩沖溶液的濃度為1molL-1 ,所以有,HAc+Ac- =1 m

48、ol L-1 故有 解得,x = 1.0 mol y = 0.5 mol ;HAc 、NaOH 的質(zhì)量分別為60g、20g,,2020/9/11,補(bǔ)例3,解題思路: (1) 配制pH=5.00的緩沖溶液，H+ =1.0 10-5 molL-1 由 得 故NaAc3H2O 的質(zhì)量為：0.3521360.500=23.94（g） (2) 設(shè)需要6 mol Hac溶液為x ml 則，6.0 x = 0.2 500 ，x =16.67 ml (3) 稱取的質(zhì)量分別為23.94g NaAc3H2O于燒杯中,加入少量的蒸餾水溶 解,再加1

49、6.67 ml 6 molL-1 HAc 溶液,加蒸餾水至500ml ,搖勻即可得 到pH=5.00 ml的緩沖溶液.,2020/9/11,3.4 緩沖溶液的配制Designing and Preparation ofBuffers,根據(jù)Henderson-Hasselbaleh方程式配制的緩沖溶液的pH是近似的*。 為了能準(zhǔn)確而又方便地配制所需pH的緩沖溶液，科學(xué)家們經(jīng)過精密細(xì)致的研究，制訂了許多配制準(zhǔn)確pH緩沖溶液的配方，根據(jù)這些現(xiàn)成的配方進(jìn)行配制，就可得到所需pH的緩沖溶液。,2020/9/11,第5節(jié)常用的緩沖溶液 Buffer solution most in use,1.校正

50、PH用的基準(zhǔn)溶液 在一定溫度下其pH值準(zhǔn)確已知；在偶然沾污的 條件下，pH值基本不變。 五種基準(zhǔn)溶液: 酒石酸體系, 磷酸鹽(1:1)體系, 磷酸鹽(1:3.5)體系, 鄰苯二甲酸鹽體系, 硼砂體系.,2020/9/11,3.5常用的緩沖溶液 Buffer solution most in use,2.實(shí)用緩沖體系 適用于生理學(xué)要求的緩沖溶液pH 在69之間，緩沖物質(zhì)不應(yīng)參與或影 響生化反應(yīng)?；旧戏仙?、生化 要求的緩沖系是三（羥甲基）甲胺及 其鹽酸鹽。 符號(hào) : TrisTrisHCl 在Tris緩沖溶液中加入NaCl是為 了調(diào)節(jié)離子強(qiáng)度至0.16，使其溶液與 生理鹽水等滲。,

51、2020/9/11,3.5緩沖溶液在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用 The application of buffer solution to medical science,血液的pH值: 7.367.44 血漿中的緩沖系（Intracellular buffers）： H2CO3-HCO3-, H2PO4--HPO42- , HnP-Hn-1P- 血漿中紅細(xì)胞內(nèi)的緩沖系extracellular buffers (in plasma) : HHbO2-HbO2- , HHb-Hb-, H2CO3-HCO3-, H2PO4--HPO42-,2020/9/11,3.5緩沖溶液在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用 The a

52、pplication of buffer solution to medical science,H2CO3 == H+ + HCO3-when an acid is added HCO3- + H+ == H2CO3 when a base is added H2CO3 + OH - == H2O + HCO3- What is the ratio of HCO3- : H2CO3 required to maintain a pH of 7.4 in the bloodstream? ( given that the K a for H2CO3 in blood

53、 is 8.0 10-7 ),2020/9/11,3.5緩沖溶液在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用 The application of buffer solution to medical science,Solution: For a solution whose pH is 7.4, HCO3- pH = p K a + log --------------- H2CO3 HCO3- 7.4 = - log (8.0 10-7) + log ------------- H2CO3

54、 HCO3- 20 ------------ = ------- H2CO3 1,2020/9/11,3.5緩沖溶液在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用 The application of buffer solution to medical science,H2CO3 H+ + HCO3-,腎kidney,,,OH -,H+,,,,肺Lung CO2 +H2O,,,2020/9/11,3.5緩沖溶液在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用 The application of buffer solution to medical science,HHbO2-HbO2- , HHb-Hb-,in tissue: CO2 + H2O + Hb- == HHb + HCO3-in lung: HCO3- + HHbO2 == HbO2- + H2O + CO2,靜脈Vein,,,,,,,動(dòng)脈Artery,2020/9/11,第三章 緩沖溶液,2020/9/11,2020/9/11,2020/9/11,,作業(yè)：1、2、7、9、10,