基础化学缓冲溶液讲稿ppt课件.ppt
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1、第四章 缓冲溶液,Buffer Solution,内容提要,1. 缓冲溶液及缓冲机制 缓冲溶液及其作用机制 缓冲溶液的组成 2. 缓冲溶液pH的计算 缓冲溶液pH的近似计算公式 缓冲溶液pH计算公式的校正 3. 缓冲容量和缓冲范围 缓冲容量 影响缓冲容量的因素 缓冲范围,内容提要,4. 缓冲溶液的配制 常用缓冲溶液的配制方法 标准缓冲溶液 5. 血液中的缓冲系,教学基本要求,掌握缓冲溶液的概念、组成和作用机制。 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。 掌握缓冲容量的概念、影响因素及有关计算。 熟悉配制缓冲溶液的原则、方法和步骤。了
2、解医学上常用缓冲溶液配方和标准缓冲溶液的组成。 熟悉血液中的主要缓冲系及其在稳定血液pH过程中的作用。,第一节 缓冲溶液及缓冲机制,实验 样品1:0.10 molL-1 NaCl溶液 样品2:含 HAc 和 NaAc 均为0.10 molL-1的 混合溶液 操作:滴加强酸 HCl 至c(HCl)=0.010 molL-1 观察现象:pH的变化,第一节 缓冲溶液及缓冲机制,0.10 molL-1 NaCl溶液,NaCl溶液中加入HCl到0.010 molL-1 ,溶液的pH由7变为2,改变了5个pH单位。,第一节 缓冲溶液及缓冲机制,0.10 molL-1 HAc 0.10 molL-1 NaA
3、c溶液,0.10 molL-1 HAc 0.10 molL-1 NaAc溶液溶液中加入HCl到0.010 molL-1 ,溶液的pH由4.75变为4.74,改变仅0.01pH单位。,第一节 缓冲溶液及缓冲机制,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。,第一节 缓冲溶液及缓冲机制,一、缓冲溶液及其作用机制 缓冲溶液(buffer solution) 能够抵抗少量外来强酸、强碱,或在有限量稀释时,保持其pH基本不变的溶液。 缓冲作用(buffer action) 缓冲溶液对强酸、强碱或稀释的抵抗作用。,第一节 缓冲溶液及缓冲机制,3 缓冲作用机制: 以H
4、AcAc-体系为例 当加入少量强酸时,增加的H3O+与Ac-作用 ,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, 加入的OH-与H3O+结合,质子转移平衡右移,补充消耗掉的H3O+离子,而溶液的pH保持基本不变。,第一节 缓冲溶液及缓冲机制,用质子转移平衡式表示 加少量强酸:H3O + + Ac - HAc + H2O (大量) 加少量强碱:H3O+ + OH- 2H2O HAc + H2O Ac- + H3O+ + (大量) HAc + OH - Ac- + H2O,抗碱成分,抗酸成分,示意图:,第一节 缓冲溶液及缓冲机制,第一节 缓冲溶液及缓冲机制,结论 缓冲溶液中同时含
5、有较大量的抗碱成分和抗酸成分,分别抵抗的只是外来的少量强酸、强碱。 通过共轭酸碱对的质子转移平衡的移动,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。,第一节 缓冲溶液及缓冲机制,二、缓冲溶液的组成 一般由具有足够浓度和适当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)。,共轭酸,共轭碱,HAc NH4Cl H2PO4-,NaAc NH3H2O HPO42-,抗酸成分,缓冲系,抗碱成分,组成示意图,第一节 缓冲溶液及缓冲机制,第一节 缓冲溶
6、液及缓冲机制,常见的缓冲系,第二节 缓冲溶液pH的计算,一、缓冲溶液pH的近似计算公式 1. 基本公式 HendersonHasselbalch方程式 弱酸(HB)及其共轭碱(B-)组成的缓冲溶液中,第二节 缓冲溶液pH的计算,2. HendersonHasselbalch方程式的应用 由于缓冲溶液中存在同离子效应, B- c(B-) , HB c(HB) 所以,第二节 缓冲溶液pH的计算,由于 c = n/V,所以,第二节 缓冲溶液pH的计算,根据 n = cV,若取储备液 c(B-) = c(HB),第二节 缓冲溶液pH的计算,3.缓冲溶液pH计算公式的意义 缓冲溶液的pH主要取决于Ka。
7、温度对Ka有影响。 pKa值一定,其pH随着缓冲比B-/HB的改变而改变。当缓冲比等于l时,pH等于pKa。 缓冲溶液稀释时,B-/HB比值基本不变,pH基本不变。 上述公式只适用于缓冲溶液pH的近似计算。,第二节 缓冲溶液pH的计算,例 在500 mL 0.200 molL-1 NH3溶液中,加入4.78 g NH4Cl固体,配制1L缓冲溶液,求此缓冲溶液的pH。 解 查表4-1,NH3H2O的pKb = 4.75,则 的pKa = 14.00 - 4.75 = 9.25 c(NH3) = 0.200 molL-1 /2 = 0.100 molL-1 pH = pKa,第二节 缓冲溶液pH的
8、计算,例 柠檬酸 (缩写H3Cit)及其盐是一种供细菌培养的常用缓冲体系,用0.100molL-1 NaH2Cit溶液与0.050 molL-1 NaOH溶液等体积混合,求此缓冲溶液的pH。 解 H3Cit的pKa1=3.13、pKa2=4.76、pKa3=6.40。 过量H2Cit-与OH-反应: H2Cit-(aq) + OH-(aq) HCit2-(aq) + H2O(l) 剩余的H2Cit-与生成的HCit2-组成缓冲系 c(H2Cit-) = (0.100 - 0.050) molL-1 / 2 = 0.025 molL-1 c(HCit2-) = 0.050 molL-1 / 2
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