缓冲溶液医学知识讲座.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第四章 缓冲溶液,*,文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第四章 缓冲溶液,*,文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第四章 缓冲溶液,*,文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第四章 缓冲溶液,*,文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。,第一节,缓冲溶液及缓冲机制,1.,缓冲溶液及其作用机制,2.,缓冲溶液的组成,2026/11/1,1,第四章 缓冲溶液,非缓冲溶液与缓冲溶液对比实验,实验,1,：,0.10 molL,-1,NaCl,溶液的,pH,约为,7.0,。,2026/11/1,2,第四章 缓冲溶液,实验,2,：,向上述,0.10 molL,-1,NaCl,溶液内，滴加强酸,HCl,至,c,(HCl)=0.010 molL,-1,，溶液的,pH,由,7.0,变为,2.0,，改变了,5,个,pH,单位。,2026/11/1,3,第四章 缓冲溶液,实验,3,：,向,0.10 molL,-1,NaCl,溶液内，滴加强碱,NaOH,至,c,(NaOH)=0.010 molL,-1,，溶液的pH由7,.,0,变为,1,2,.0,，改变了5个pH单位,。,2026/11/1,4,第四章 缓冲溶液,实验,4,：,向含,HAc,和,NaAc,均为,0.10 molL,-1,的 混合溶液内，滴加强酸,HCl,至,c,(HCl)=0.010 molL,-1,，溶液的,pH,由,4.75,变为,4.74,，改变仅,0.01pH,单位。,2026/11/1,5,第四章 缓冲溶液,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。,2026/11/1,6,第四章 缓冲溶液,（一）,缓冲溶液（,buffer solution,）,能够抵抗外来少量强酸、强碱，或稍加稀释时可保持其,pH,基本不变的溶液。,（二）缓冲作用（,buffer action,）,缓冲溶液对强酸、强碱或稀释的抵抗作用。,一、缓冲溶液及其作用机制,2026/11/1,7,第四章 缓冲溶液,（三）缓冲溶液作用机制,2026/11/1,8,第四章 缓冲溶液,当加入少量强酸时，外来,H,+,将质子传给,Ac,-,，质子转移平衡左移，溶液的,pH,保持基本不变。,当加入少量强碱时，,OH,-,接受,H,3,O,+,传递的质子,，,质子转移平衡右移，补充消耗掉的,H,3,O,+,离子，而溶液的,pH,保持基本不变。,2026/11/1,9,第四章 缓冲溶液,结论：,1.,缓冲溶液中同时含有较大量的抗碱成分和抗酸成分，对抗的只是外来的少量强酸、强碱。,2.,通过弱酸解离平衡的移动，使溶液中,H,+,离子或,OH,-,离子浓度无明显的变化，因此具有缓冲作用。,2026/11/1,10,第四章 缓冲溶液,一般由具有足够浓度和一定比例的共轭酸碱对的两种物质组成。共轭酸称为抗碱成分，共轭碱称为抗酸成分。,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),。,缓冲溶液中弱酸或弱碱的浓度之和即缓冲系的总浓度。,二、缓冲溶液的组成,2026/11/1,11,第四章 缓冲溶液,缓冲溶液组成：共轭酸碱对。可通过下述方法形成缓冲溶液。,（,1,）弱酸,+,共轭碱,HAc(,n,1,)+Ac,-,(,n,2,),（,2,）弱酸,+,少量强碱,HAc(,n,1,)+OH,-,(,n,2,)HAc(,n,1,-,n,2,)+Ac,-,(,n,2,)+H,2,O,（,3,）弱碱,+,少量强酸,Ac,-,(,n,1,)+H,+,(,n,2,)Ac,-,(,n,1,-,n,2,)+HAc(,n,2,),2026/11/1,12,第四章 缓冲溶液,常见的缓冲系,2026/11/1,13,第四章 缓冲溶液,较浓的强酸如,HCl,溶液或较浓的强碱如,NaOH,溶液,当加入少量的强碱或强酸时，其,pH,也基本保持不变。它们虽具有缓冲作用，但无抗稀释能力。由于这类溶液的酸性或碱性太强，实际上很少当作缓冲溶液使用。,2026/11/1,14,第四章 缓冲溶液,第二节,缓冲溶液,pH,的计算,1.,缓冲溶液,pH,的近似计算公式,2.,缓冲溶液,pH,计算公式的校正,2026/11/1,15,第四章 缓冲溶液,一、缓冲溶液,pH,值近似计算公式,（一）,HendersonHasselbalch,方程式,以,HB,代表弱酸，并与,B,-,组成缓冲溶液。,2026/11/1,16,第四章 缓冲溶液,这是计算缓冲溶液,pH,的方程式。式中,p,K,a,为弱酸的解离平衡常数的负对数，平衡浓度,B,-,与,HB,的比值称为缓冲比（,buffer-component ratio,）。,2026/11/1,17,第四章 缓冲溶液,设在缓冲溶液中弱酸,HB,的初始浓度为,c,(HB),，弱碱,B,-,的初始浓度为,c,(B,-,),已解离的,HB,浓度为,c,(HB),，则,HB,和,B,-,的平衡浓度分别为：,2026/11/1,18,第四章 缓冲溶液,即,2026/11/1,19,第四章 缓冲溶液,（二）,HendersonHasselbalch,方程式的意义,1.,缓冲溶液的,pH,首先取决于,p,K,a,，其次是缓冲比。,p,K,a,一定时，缓冲溶液的,pH,随缓冲比改变而改变。当缓冲比等于,1,时，,pH=p,K,a,。,2.,弱酸的解离常数,K,a,与温度有关，所以温度对缓冲溶液的,pH,有影响。但温度的影响比较复杂。,2026/11/1,20,第四章 缓冲溶液,3.,在一定范围内加水稀释时，缓冲溶液的缓冲比不变，由公式计算的,pH,也不变，即缓冲溶液有一定的缓冲能力。但稀释会引起离子强度的变化，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,也会随之有微小的改变。若过分稀释，不能维持缓冲系物质的足够浓度，缓冲溶液将丧失缓冲能力。,2026/11/1,21,第四章 缓冲溶液,（三）,HendersonHasselbalch,方程式的应用,1.,已知缓冲溶液中弱酸,HB,及其共轭碱,B,-,的初始浓度时，用下式计算缓冲溶液的,pH,。,此式适合计算混合后的缓,冲溶液的,pH,。,2026/11/1,22,第四章 缓冲溶液,2.,由于弱酸 的物质的量,n,(HB),及其共轭碱的物质的量,n,(B,-,),在混合前后不变，所以可用下式计算将要混合或已混合的缓冲溶液的,pH,。,2026/11/1,23,第四章 缓冲溶液,2026/11/1,24,第四章 缓冲溶液,3.,若配制缓冲溶液的储备液的浓度,c,(B,-,)=,c,(HB),可用下式计算缓冲溶液,pH,：,这里,V,(HB),、,V,(B,-,),是储备液的体积。此式适合在混合前计算缓冲溶液的,pH,。,2026/11/1,25,第四章 缓冲溶液,2026/11/1,26,第四章 缓冲溶液,【,例,】,将,20 mL 0.10 mol,L,-1,的,H,3,PO,4,溶液与,30 mL 0.10 mol,L,-1,的,NaOH,溶液混合，求所得缓冲溶液的,pH,。已知：,p,K,a1,=2.16,p,K,a2,=7.21,p,K,a3,=12.32,。,【,解,】,混合前有关物质的量：,n,(NaOH)=,0.10 mol,L,-1,30 mL=3mmol,n,(H,3,PO,4,)=,0.10 mol,L,-1,20 mL=2mmol,2026/11/1,27,第四章 缓冲溶液,2026/11/1,28,第四章 缓冲溶液,2026/11/1,29,第四章 缓冲溶液,用,c,1,、,V,1,的,H,3,PO,4,和,c,、,V,的一元强碱,NaOH,配制缓冲溶液时：,NaOH,的物质的量：,n,(NaOH)=,c,V,H,3,PO,4,的物质的量：,n,1,(H,3,PO,4,)=,c,1,V,1,可以得到下述三种缓冲系,:,H,3,PO,4,和,H,2,PO,4,-,H,2,PO,4,-,和,HPO,4,2-,HPO,4,2-,和,PO,4,3-,关于用,H,3,PO,4,配制缓冲溶液的问题,2026/11/1,30,第四章 缓冲溶液,缓冲系为,H,3,PO,4,和,H,2,PO,4,-,时,pH,的计算：,2026/11/1,31,第四章 缓冲溶液,缓冲系为,H,2,PO,4,-,和,HPO,4,2-,时,pH,的计算：,2026/11/1,32,第四章 缓冲溶液,2026/11/1,33,第四章 缓冲溶液,缓冲系为,HPO,4,2-,和,PO,4,3-,时,pH,的计算：,2026/11/1,34,第四章 缓冲溶液,2026/11/1,35,第四章 缓冲溶液,【,例,4-1】,在,500mL0.200mol L,-1,NH,3,溶液中，加入,4.78gNH,4,Cl,固体，配制,1L,缓冲溶液，求此缓冲溶液的,pH,。,【,解,】,NH,3,的,p,K,b,=4.75,，则,NH,4,+,的,p,K,a,=144.75=9.25,2026/11/1,36,第四章 缓冲溶液,所以，,2026/11/1,37,第四章 缓冲溶液,【,例,4-2】,柠檬酸（缩写,H,3,Cit,）及其盐是一种细菌培养的常用缓冲体系。用,0.100mol L,-1,NaH,2,Cit,溶液与,0.050mol L,-1,NaOH,溶液等体积混合，求此缓冲溶液的,pH,。,【,解,】H,3,Cit,的,p,K,a1,=3.13,，,p,K,a2,=4.76,，,p,K,a3,=6.40,。,过量,H,2,Cit,-,与,OH,-,反应，,2026/11/1,38,第四章 缓冲溶液,生成,HCit,2-,，剩余的,H,2,Cit,-,与,HCit,2-,组成缓冲系。,2026/11/1,39,第四章 缓冲溶液,2026/11/1,40,第四章 缓冲溶液,缓冲溶液,pH,随溶液稀释的改变，一般用稀释值表示。设缓冲溶液的浓度为,c,，加入等体积水稀释，稀释后与稀释前的,pH,之差定义为稀释值，符号为：,缓冲溶液的稀释值,2026/11/1,41,第四章 缓冲溶液,2026/11/1,42,第四章 缓冲溶液,2026/11/1,43,第四章 缓冲溶液,对,HA,A,-,型（如,HAc,Ac,-,）、,HA,-,A,2-,型（如,H,2,PO,4,-,HPO,4,2-,）缓冲系，。,对,HB,+,B,型（如,NH,4,+,NH,3,）缓系，。,缓冲溶液稀释时,pH,变化规律,2026/11/1,44,第四章 缓冲溶液,缓冲溶液,pH,的较为精确的计算要考虑离子活度，即以活度代替浓度。,二、缓冲溶液,pH,计算公式的校正,2026/11/1,45,第四章 缓冲溶液,式中 称为校正因数。其值与弱酸的电荷数和溶液的离子强度有关,2026/11/1,46,第四章 缓冲溶液,不同,I,和,z,时缓冲溶液的校正因数,I,z,=+1,z,=0,z,=-1,z,=-2,0.01,+0.04,-0.04,-0.13,-0.22,0.05,+0.08,-0.08,-0.25,-0.42,0.10,+0.11,-0.11,-0.32,-0.53,2026/11/1,47,第四章 缓冲溶液,【,例,4-3】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,6.907.15,的培养液中。,（,1,）求含有,0.028mol L,-1,Na,2,HPO,4,和,0.020 mol L,-1,KH,2,PO,4,的缓冲溶液的精确,pH,。,（,2,）若在,1.0L,该溶液中分别加入,0.20mol L,-1,NaOH,溶液,10mL,或,20mL,，酶会分解吗？,（设加入,NaOH,后离子强度不变化，忽略加入,NaOH,溶液引起的体积变化）。,2026/11/1,48,第四章 缓冲溶液,【,解,】,（,1,）此缓冲溶液含有,H,2,PO,4,-,HPO,4,2-,缓冲对，其共轭酸为,H,2,PO,4,-,，查表可知,H,2,PO,4,-,的,p,K,a2,=7.21,，缓冲溶液中存在着,Na,+,、,H,2,PO,4,-,、,HPO,4,2-,，离子强度为：,2026/11/1,49,第四章 缓冲溶液,弱酸,H,2,PO,4,-,的,z,为,-1,，查表，校正因子为,-0.32,，精确计算其,pH,为：,计算结果表明，这是一个适合于酶存在的缓冲溶液。,2026/11/1,50,第四章 缓冲溶液,（,2,）加入,10mLNaOH,溶液，则：,由于,OH,-,的加入，引起缓冲成分浓度的改变。,2026/11/1,51,第四章 缓冲溶液,加入,20mLNaOH,溶液，则,:,2026/11/1,52,第四章 缓冲溶液,由于,OH,-,的加入，引起缓冲成分浓度的改变。,2026/11/1,53,第四章 缓冲溶液,结果表明，将,10mL 2.0molL,-1,的,NaOH,溶液加到缓冲溶液中，该酶能稳定存在；而将,20mL 2.0molL,-1,的,NaOH,溶液加到缓冲溶液中，溶液,pH,变化超过了酶能,稳定存在的范围，酶会分解。,2026/11/1,54,第四章 缓冲溶液,第三节,缓冲容量和缓冲范围,2026/11/1,55,第四章 缓冲溶液,一、缓冲容量,为使单位体积的缓冲溶液的,pH,改变,1,，所需加入的一元强酸或一元强碱的物质的量，称为缓冲容量。缓冲容量用,表示。,越大，说明缓冲溶液的缓冲能力越强。,的单位为,mol L,-1,或,mol L,-1,pH,-1,。,2026/11/1,56,第四章 缓冲溶液,实际工作中，缓冲容量可用试验方法求出。,：加入的一元强酸或一元强碱的物质的量；,：加入一元强酸或一元强碱前后溶液,pH,的改变值；,：缓冲溶液的体积。,2026/11/1,57,第四章 缓冲溶液,理论上可推导出：,即,2026/11/1,58,第四章 缓冲溶液,与 的比较：,1.,，不必知道具体缓冲对的具体含,量等，根据加入酸或碱的量及相应的,pH,的变化即可求出 ；,2.,，不必使用一元强酸或碱，即可计算出缓冲溶液的缓冲容量 。,2026/11/1,59,第四章 缓冲溶液,3.,，的值与加入酸或碱的量有关；,4.,，的值与加入酸或碱的量无关；,5.,的值相当于,的值。,2026/11/1,60,第四章 缓冲溶液,6.,加入,molL,-1,强酸或强碱，溶液的,pH,并不,改变,1,；,7.,加入同样量的酸或碱改变的,pH,一般并不相同，,所以,由式 求得的 也不相同；,2026/11/1,61,第四章 缓冲溶液,设总浓度：,，缓冲比：,则有：,影响缓冲容量的因素有：,（,1,）,缓冲比；,（,2,）总浓度。,二、影响缓冲容量的因素,2026/11/1,62,第四章 缓冲溶液,缓冲比对缓冲容量的影响：当总浓度不变时，,当 时，缓冲容量有极大值。,2026/11/1,63,第四章 缓冲溶液,总浓度对缓冲容量的影响：当缓冲比,一定时，,可见，总浓度越大，缓冲容量越大。,2026/11/1,64,第四章 缓冲溶液,（,1,）,HCl,（,2,）,0.1 molL,-1,HAc+NaOH,（,3,）,0.2 mol,L,-1,HAc+NaOH,（,4,）,0.05 mol,L,-1,KH,2,PO,4,+NaOH,（,5,）,0.05 mol,L,-1,H,2,BO,3,+NaOH,（,6,）,NaOH,缓冲容量与,pH,的关系,2026/11/1,65,第四章 缓冲溶液,（,3,）,0.2 mol,L,-1,HAc+NaOH,2026/11/1,66,第四章 缓冲溶液,强酸（如,HCl,）或强碱（如,NaOH,）溶液虽然不属于的由共轭酸碱对组成的缓冲溶液，但它们的缓冲能力很强，甚至比普通缓冲溶液的缓冲能力还要强。这是由于在其溶液中，,H,3,O,+,或,OH,-,本来就很高，外加的少量强酸或强碱，不会使溶液中,H,3,O,+,或,OH,-,的浓度有明显的变化，故溶液的,pH,不会发生明显的改变。,2026/11/1,67,第四章 缓冲溶液,【,例,4-4】,计算总浓度分别为,0.20mol L,-1,和,0.050 mol L,-1,，缓冲比均为,1:1,的某缓冲系的缓冲容量。,【,解,】,缓冲比等于,1:1,时，,0.20mol L,-1,缓冲系的缓冲容量：,2026/11/1,68,第四章 缓冲溶液,缓冲比等于,1:1,时，,0.05mol L,-1,缓冲系的缓冲容量：,计算结果说明，总浓度越大，缓冲容量越大。,2026/11/1,69,第四章 缓冲溶液,【,例,4-5】,将,0.20mol L,-1,HB,溶液和,0.20mol L,-1,B,-,溶液以,9:1,、,3:1,及,1:1,的体积比混合，分别计算不同体积比时缓冲系的缓冲容量。,【,解,】,用相同浓度的弱酸及其共轭碱配制缓冲溶液时，其体积比等于缓冲比，取,aV,体积,HB,溶液与,bV,体积,B,-,溶液混合，则：,2026/11/1,70,第四章 缓冲溶液,2026/11/1,71,第四章 缓冲溶液,当 时，,2026/11/1,72,第四章 缓冲溶液,当 时：,2026/11/1,73,第四章 缓冲溶液,当 时，,计算结果说明，在总浓度一定时，缓冲比越接近,1,，缓冲容量越大。,2026/11/1,74,第四章 缓冲溶液,缓冲范围（,buffer range,）：,p,K,a,1 pH p,K,a,+1,此,pH,变化范围称为缓冲范围。即：,pH=p,K,a,1,三、缓冲范围,2026/11/1,75,第四章 缓冲溶液,总浓度一定的情况下，,pH=p,K,a,时，缓冲溶液的缓冲能力最强。超过缓冲范围时，可认为缓冲溶液丧失了缓冲能力。,2026/11/1,76,第四章 缓冲溶液,【,例,】,将,0.20molL,-1,HB,溶液和,0.20molL,-1,B,-,溶液,以,9:1,的体积比混合，计算缓冲系的缓冲容量。,【,解,】,当,V,(HB):,V,(B,-,)=9:1,时,2026/11/1,77,第四章 缓冲溶液,2026/11/1,78,第四章 缓冲溶液,第四节,缓冲溶液的配制,2026/11/1,79,第四章 缓冲溶液,、缓冲溶液的配制方法,（一）选择合适的缓冲系：使所需配制的缓冲溶液的,pH,值在所选缓冲系的缓冲范围,(p,K,a,1),之内，并尽量接近弱酸的,p,K,a,值，这样所配制的缓冲溶液可有较大的缓冲容量。,（二）选择合适的总浓度，一般选用总浓度在,0.05,0.2molL,-1,范围内。,（三）计算所需缓冲系的量。,（四）校正。,2026/11/1,80,第四章 缓冲溶液,【,例,4-6】,如何配制,1000mL pH=4.50,的缓冲溶液？,【,解,】,（,1,）选择缓冲系。因,HAc,的,p,K,a,=4.756,，接近要求的,pH=4.50,，所以选用,HAc,Ac,-,缓冲系。,（,2,）确定总浓度。一般要求具备中等缓冲能力，选用,0.10mol L,-1,HAc,0.10mol L,-1,NaAc,缓冲系。设需,HAc,和,NaAc,溶液的体积分别为,V,(HAc),和,),V,(Ac,-,),。,2026/11/1,81,第四章 缓冲溶液,解得：,2026/11/1,82,第四章 缓冲溶液,所需,HAc,的体积为,:,将,355mL 0.10mol L,-1,NaAc,溶液与,645mL 0.10 mol L,-1,HAc,溶液混合，就可配制,1000mL pH,为,4.50,的缓冲溶液，必要时用,pH,计校准。,2026/11/1,83,第四章 缓冲溶液,【,例,4-7】,在研究酸雨造成某地土壤的酸化问题时，需用,pH=10.00,的碳酸盐缓冲溶液。在,500mL 0.20 mol L,-1,的,NaHCO,3,溶液中，需加入多少克,Na,2,CO,3,来配制,1L,该缓冲溶液？,【,解,】,查表得,:H,2,CO,3,的,p,K,a2,=10.33,。,0.5L,缓冲溶液中：,n,(HCO,3,-,)=0.20molL,-1,0.50L=0.10mol,2026/11/1,84,第四章 缓冲溶液,2026/11/1,85,第四章 缓冲溶液,所需,Na,2,CO,3,的质量为：,取,5.0gNa,2,CO,3,溶于,500mL NaHCO,3,溶液中，加水稀释至,1L,，即得所需缓冲溶液。必要时用,pH,计校正。,2026/11/1,86,第四章 缓冲溶液,【,例,4-8】,用某二元弱酸,H,2,B,与,NaOH,配制,pH=6.00,的缓冲溶液。求在,450mL,、,c,(H,2,B)=0.10mol L,-1,的该,H,2,B,溶液中，需加入,0.10mol L,-1,NaOH,溶液的体积,(mL),。已知,H,2,B,的,p,K,a1,=1.52,、,p,K,a2,=6.30,（忽略溶液体积加合引起的体积变化）。,【,解,】,根据配制原则，应选择,HB,-,B,2-,缓冲系，质子转移分两步进行：,2026/11/1,87,第四章 缓冲溶液,（,1,）,H,2,B(aq)+NaOH(aq)=NaHB(aq)+H,2,O(l),，将,H,2,B,完全中和生成,NaHB,，需,0.10molL,-1,NaOH 450mL,，并生成,NaHB,的物质的量为：,450mL0.10molL,-1,=45mmol,（,2,）,NaHB(aq)+NaOH(aq)=Na,2,B(aq)+H,2,O(l),设中和部分,NaHB,需要,NaOH,的体积,V,(NaOH)=,x,mL,，则生成,Na,2,B0.10,x,mmol,，剩余,NaHB,的物质的量为：,(450.10,x,)mmol,2026/11/1,88,第四章 缓冲溶液,解得,:,。,2026/11/1,89,第四章 缓冲溶液,共需,NaOH,溶液的体积为,:,450mL+150mL =600mL,2026/11/1,90,第四章 缓冲溶液,由二元弱酸,H,2,B,和强碱,NaOH,配制缓冲对为,H,2,B,、,HB,-,的缓冲溶液时：,2026/11/1,91,第四章 缓冲溶液,由二元弱酸,H,2,B,和强碱,NaOH,配制缓冲对为,HB,-,、,B,2-,的缓冲溶液时：,2026/11/1,92,第四章 缓冲溶液,2026/11/1,93,第四章 缓冲溶液,【,例,1】,如何配制,500 mL pH,值为,5.00,的缓冲溶液,?,若要求溶液中,HAc,浓度为,0,050 mol,L,-1,，需要加入,NaAc,3H,2,O,多少质量？,现有,6,0mol,L,-1,HAc,，计算需要多少体积？请写出你设计配制此缓冲溶液的操作步骤，并计算此缓冲溶液的渗透浓度。,若需,300 mmol,L,-1,的等渗溶液需要加入多少质量的,NaCl(s)?,已知,25,时,p,K,a,(HAc)=4.75,。,2026/11/1,94,第四章 缓冲溶液,【,解,】,将数据代入,HendersonHasselbalch,方程式,c,(NaAc)=0.089 mol,L,-1,n,(NaAc)=0.089 mol,L,-1,0.5 L=0.044 mol,2026/11/1,95,第四章 缓冲溶液,n,(NaAc,3H,2,O)=,n,(NaAc),m,(NaAc,3H,2,O)=,n,(NaAc),M,(NaAc,3H,2,O),=0.044 mol136.1g,mol,-1,=6.1 g,需要,6,0 mol,L,-1,HAc,的体积,:,V,(HAc)=0.050 mol,L,-1,0.5 L6.0 mol,L,-1,=4.1mL,2026/11/1,96,第四章 缓冲溶液,缓冲溶液的渗透浓度,:,c,os,=(0.089mol,L,-1,2+0.050mol,L,-1,),1000mmolmol,-1,=228 mmol,L,-1,若需要渗透浓度为,300 mmol,L,-1,的缓冲溶液则需要加,NaCl:,2026/11/1,97,第四章 缓冲溶液,【,例,2】,用,2.00 molL,-1,NaOH,中和,2.00 molL,-1,丙酸,(C,2,H,5,COOH),的方法，如何配制,1000 mL,总浓度为,0.100 molL,-1,pH 5.00,的缓冲 溶液。,已知,25,时,p,K,a,(C,2,H,5,COOH)=4.86,。,【,解,】C,2,H,5,COOH+NaOH,C,2,H,5,COONa+H,2,O,设需,2.00 molL,-1,C,2,H,5,COOH,溶液为,x,mL,，则有：,0.100 molL,-1,1000 ml,2.00 molL,-1,x,mL,x,50 mL,2026/11/1,98,第四章 缓冲溶液,c,(C,2,H,5,COOH)+,c,(C,2,H,5,COONa),0.100 molL,-1,c,(C,2,H,5,COOH),0.100 molL,-1,c,(C,2,H,5,COONa),巳知,C,2,H,5,COOH,的,p,K,a,4.86,，所以：,c,(C,2,H,5,COONa),0.058 0 molL,-1,2026/11/1,99,第四章 缓冲溶液,由此可得丙酸钠在缓冲溶液中的物质的量为,n,(C,2,H,5,COONa),0.058 0 molL,-1,1 000 mL,由上述中和反应知，生成,1mol,的,C,2,H,5,COONa,需要,1mol,的,NaOH,。即,n,(C,2,H,5,COONa)=,n,(NaOH),设需,2.00molL,-1,NaOH,的体积为,y,mL,，则有,0.058 0 molL,-1,1000 mL,2.00 molL,-1,y,mL,y,29.0 mL,2026/11/1,100,第四章 缓冲溶液,按计算结果，量取,2.00 molL,-1,丙酸溶液,50 mL,和,2.00 molL,-1,NaOH,溶液,29.0 mL,相混合，并用水稀释至,l 000 mL,，即得总浓度为,0.100 molL,-1,pH,为,5.00,的丙酸缓冲溶液。,2026/11/1,101,第四章 缓冲溶液,【,例,3】,如何配制,1L pH=7.40,的缓冲溶液？,【,解,】,（,1,）为使缓冲容量尽可能大，应该选择弱酸的,p,K,a,接近,7.40,的缓冲系，查附录中表（,25,），,p,K,a,(H,2,PO,4,-,)=7.21,，,p,K,a,(Tris,HCl)=8.08,等等，所以可以选择,NaH,2,PO,4,-Na,2,HPO,4,或,Tris-TrisHCl,缓冲对。本题选择,Tris-Tris,HCl,缓冲对。,（,2,）确定总浓度，根据要求具备中等缓冲能力，并考虑计算方便，可以选用的,Tris,和,Tris,HCl,的,浓度相同，均为,0.10molL,-1,。,2026/11/1,102,第四章 缓冲溶液,2026/11/1,103,第四章 缓冲溶液,2026/11/1,104,第四章 缓冲溶液,则,V,(Tris),172m,L,，,V,(TrisHCl)=1 000 m,L,172 m,L,828 m,L,将,172 m,L,0.10 molL,-1,Tris,溶液,828,m,L,0.10 molL,-1,Tris,HCl,溶液混合就可配制,1L pH,为,7.40,的缓冲溶液。如有必要，最后可用,pH,计正。,2026/11/1,105,第四章 缓冲溶液,1.H,2,PO,4,-,和,HPO,4,2-,组成的缓冲溶液（,25,）,50mL0.1mol L,-1,KH,2,PO,4,+,x,mL0.1mol L,-1,NaOH,被稀释至,100mL,pH,x,6.80,22.4,0.033,7.00,29.1,0.031,7.10,32.1,0.028,7.40,39.1,0.020,医学上常用的缓冲溶液,2026/11/1,106,第四章 缓冲溶液,2.Tris,和,Tris HCl,组成的缓冲溶液,缓冲溶液组成,/(molkg,-1,),pH,Tris,Tris HCl,NaCl,25,37,0.02,0.02,0.14,8.220,7.904,0.05,0.05,0.11,8.225,7.908,0.006667,0.02,0.14,7.745,7.428,0.01667,0.05,0.11,7.745,7.427,0.05,0.05,8.173,7.851,0.01667,0.05,7.699,7.382,2026/11/1,107,第四章 缓冲溶液,Tris,的组成式为,(HOCH,2,),3,CNH,2,，化学名称是三羟甲基甲胺。结构式如下：,在缓冲溶液中,Tris,作为碱，,Tris HCl,作为酸。,2026/11/1,108,第四章 缓冲溶液,标准缓冲溶液性质稳定，有一定的缓冲容量和抗稀释能力，用来校准,pH,计。,二、标准缓冲溶液,2026/11/1,109,第四章 缓冲溶液,单一化合物能配制成缓冲溶液的原因：,1.,是由于化合物溶于水解离出大量的两性离子致。如酒石酸氢钾溶于水完全解离生成,HC,4,H,4,O,6,-,和,K,+,，而,HC,4,H,4,O,6,-,是两性离子。,HC,4,H,4,O,6,-,在溶液中同时存在接受质子和给出质子的平衡。,2026/11/1,110,第四章 缓冲溶液,形成两个缓冲系,H,2,C,4,H,4,O,6,HC,4,H,4,O,6,-,p,K,a1,=2.98,HC,4,H,4,O,6,-,C,4,H,4,O,6,2-,p,K,a2,=4.34,p,K,a1,+1=3.98 p,K,a2,1=3.34,它们缓冲范围重叠（重叠了,0.68,），增强了缓冲能力。,2026/11/1,111,第四章 缓冲溶液,2026/11/1,112,第四章 缓冲溶液,2.,化合物溶液的组成成分就相当于一对缓冲对。,如硼砂溶液中，,1mo1,的硼砂相当于,2mo1,的偏,硼酸,(HBO,2,),和,2mo1,的偏硼酸钠,(NaBO,2,),。,Na,2,B,4,O,7,+H,2,O=2NaBO,2,+2HBO,2,显然，在硼砂溶液中存有同浓度的,HBO,2,(,弱酸,),和,BO,2,-,(,共轭碱,),成分。,2026/11/1,113,第四章 缓冲溶液,第五节,血液中的缓冲系,2026/11/1,114,第四章 缓冲溶液,体液中存在多种生理缓冲系，使体液的,pH,保持基本稳定。例如：血液的,pH,保持在,7.357.45,之间。,血浆中的主要缓冲系,:,H,2,CO,3,-HCO,3,-,H,2,PO,4,-,-HPO,4,2-,H,n,P-H,n,-1,P,-,其中最主要的是,H,2,CO,3,-HCO,3,-,缓冲系。,2026/11/1,115,第四章 缓冲溶液,红细胞中主要的缓冲系：,H,2,b-Hb,-,(,血红蛋白,),H,2,bO,2,-HbO,2,-,(,氧合血红蛋白,),H,2,CO,3,-HCO,3,-,H,2,PO,4,-,-HPO,4,2-,2026/11/1,116,第四章 缓冲溶液,上述缓冲系中，碳酸缓冲系的浓度最高，在维持血液,pH,的正常范围中发挥的作用最重要。,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：,2026/11/1,117,第四章 缓冲溶液,抗酸成分,抗碱成分,CO,2,+H,2,O,B,-,共轭酸,共轭碱,H,2,CO,3,H,+,+,HCO,3,-,H,+,2026/11/1,118,第四章 缓冲溶液,2026/11/1,119,第四章 缓冲溶液,1.,当体内酸性物质增加,HCO,3,-,与,H,3,O,+,结合，平衡左移；体内碱性物质增加时，,H,3,O,+,结合,OH,-,，,H,2,CO,3,(CO,2,溶解,),解离，平衡右移，,pH,不明显改变。,2.HCO,3,-,在一定程度上可以代表血浆对体内所产生的酸性物质的缓冲能力，所以常将血浆中的,HCO,3,-,称为,碱储,。,3.,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。,2026/11/1,120,第四章 缓冲溶液,血浆正常情况下：,37,时，若血浆中离子强度为,0.16,，经校正后，有：,2026/11/1,121,第四章 缓冲溶液,人体内正常血浆中,HCO,3,-,-CO,2,(aq),缓冲系的缓冲比为,20,1,已超出前面讨论的体外缓冲溶液有效缓冲比,(,即,10,1,1,10,),的范围,为什么还有很强的缓冲能力？,人体是一个“敞开系统”，既有物质的交换又有能量的交换,当机体内,CO,2,(aq),或,HCO,3,-,的浓度改变时,可由肺呼吸作用和肾的生理功能获得补偿或调节,使得血液中的,HCO,3,-,和,CO,2,(aq),的浓度保持相对稳定。因此，血浆中的碳酸缓冲系总能保持相当强的缓冲能力，特别是抗酸的能力。,2026/11/1,122,第四章 缓冲溶液,正常人血浆的,pH,值约为,7.357.45,pH,7.45,，碱中毒,pH,7.35,酸中毒,在体内，,HCO,3,-,是血浆中含量最多的抗酸成分，在一定程度上可以代表血浆对体内所产生非挥发性酸的缓冲能力，所以将血浆中的,HCO,3,-,称为,碱储,。,2026/11/1,123,第四章 缓冲溶液,下列情况均需,pH,一定的缓冲溶液：,1.,大多数为酶所控制的生化反应,2.,微生物的培养,3.,组织切片,4.,细胞染色,5.,药物调剂、研制等,缓冲溶液在生命科学领域的主要应用,2026/11/1,124,第四章 缓冲溶液,作 业,第,62,页：,7,、,11,、,14,、,15,2026/11/1,125,第四章 缓冲溶液,内容提要,2026/11/1,126,第四章 缓冲溶液,一、缓冲溶液及缓冲机制,（一）缓冲溶液及其作用机制,（二）缓冲溶液的组成,二、缓冲溶液,pH,的计算,（一）缓冲溶液,pH,的近似计算公式,（二）缓冲溶液,pH,计算公式的校正,三、缓冲容量和缓冲范围,（一）缓冲容量,（二）影响缓冲容量的因素及缓冲范围,2026/11/1,127,第四章 缓冲溶液,四、缓冲溶液的配制,（,1,）缓冲溶液的配制方法,（,2,）常用缓冲溶液,（,3,）标准缓冲溶液,五、血液中的缓冲系,2026/11/1,128,第四章 缓冲溶液,学习基本要求,2026/11/1,129,第四章 缓冲溶液,一、掌握缓冲溶液的概念、组成和缓冲机理。,二、掌握影响缓冲溶液,pH,的因素、应用,Henderson-Hasselbalch,方程式计算缓冲溶液的,pH,值。,三、掌握缓冲容量的概念、影响因素及有关计算。,四、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。,五、熟悉血液中的主要缓冲系及在稳定血液,pH,过程中的作用。,2026/11/1,130,第四章 缓冲溶液,