緩沖溶液 (3)精品課件

1、緩沖溶液第1頁，共52頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)26分，星期二南華大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院 基礎(chǔ)化學(xué)教學(xué)課件課件制作 王曉娟 供臨床醫(yī)學(xué)、護(hù)理學(xué)、麻醉醫(yī)學(xué)、醫(yī)學(xué)影像學(xué)、預(yù)防醫(yī)學(xué)等專業(yè)用第2頁，共52頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)26分，星期二緩 沖 溶 液第三章第3頁，共52頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)26分，星期二第一節(jié) 緩沖溶液及緩沖機(jī)制第三節(jié) 緩沖容量和緩沖范圍第二節(jié) 緩沖溶液pH的計(jì)算*第四節(jié) 緩沖溶液的配制*第五節(jié) 血液中的緩沖系第4頁，共52頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)26分，星期二緩沖溶液及緩沖機(jī)制第一節(jié)第5頁，共52頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)26分，星期

2、二實(shí)驗(yàn)一具有抗酸作用H2O0.01molpH7.00pH2.00HClpH-5HAc+NaAc(0.1molL-1)pH4.75pH4.66HCl0.01molpH-0.09一、緩沖溶液的緩沖作用第6頁，共52頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)26分，星期二實(shí)驗(yàn)二具有抗堿作用HAc+NaAc(0.1molL-1)pH4.75pH4.84NaOH0.01molpH0.09H2O0.01molpH7.00pH12.00NaOHpH51L第7頁，共52頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)26分，星期二純水(1L) 0.1molL-1HAc 0.1molL-1NaAc(1L)pH=7.00pH= 4.7

3、5加入0.01mol pH= 2.00 pH= 4.66 pH=12.00 pH= 4.84加入0.01molHClNaOHpH= -5.00pH= -0.09pH= 5.00pH= 0.09加入1L純水pH=7.00pH= 4.75第8頁，共52頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)26分，星期二緩沖作用在加入少量的強(qiáng)酸、強(qiáng)堿或稍加稀釋后仍能保持其pH值基本不變的作用。緩沖溶液具有緩沖作用的溶液。注意：較濃的強(qiáng)酸和強(qiáng)堿(如HCl和NaOH) 也具有緩沖作用，但不是緩沖溶液第9頁，共52頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)26分，星期二組成條件： HB與B- 為共軛酸堿對(duì) 二者有足夠的濃度例：(1)

4、 0.1 molL-1 HAc(2) 0.1 molL-1 NaAc(3) 0.1molL-1 HAc+ 0.1molL-1 NaAcHBB-緩沖溶液(緩沖系)由 HB B- 組成二、緩沖溶液的組成第10頁，共52頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)26分，星期二 組成特點(diǎn)： 弱酸 + 共軛堿 HAcNaAc H2CO3NaHCO3 兩性物質(zhì) +共軛堿 NaHCO3Na2CO3 NaH2PO4Na2HPO4 弱堿 + 共軛酸 NH3NH4Cl 均含共軛酸堿對(duì)緩沖溶液的類型第11頁，共52頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)26分，星期二常見緩沖系（共軛酸堿對(duì)） 緩沖系 pKa H3PO4 NaH2

5、PO4 HAc NaAc H2CO3 NaHCO3 NaH2PO4 Na2HPO4 NH4Cl NH3CH3NH3+Cl CH3NH2 Na2HPO4 Na3PO42.124.756.377.219.2510.712.67共軛弱酸共軛弱堿第12頁，共52頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)26分，星期二 HAcNaAc的緩沖機(jī)制HAc + H2O H3O+ + Ac-NaAc Na+ + Ac-pHH+基本不變?nèi)?、緩沖作用機(jī)制抗酸成分第13頁，共52頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)26分，星期二 HAcNaAc的緩沖機(jī)制HAc + H2O H3O+ + Ac-NaAc Na+ + Ac-pHO

6、H -基本不變+ H2O抗堿成分第14頁，共52頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)26分，星期二第二節(jié)緩沖溶液的pH值第15頁，共52頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)26分，星期二 緩沖公式H3O+ KaHBB-lg-lgpH pKa + lg HB B-平衡濃度HB + H2O H3O+ + B-第16頁，共52頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)26分，星期二pH pKa + lg HB B-（1）pH pKa + lg 共軛酸共軛堿此式為計(jì)算緩沖溶液pH的Henderson-Hasselbalch方程式，又稱緩沖公式。第17頁，共52頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)26分，星期二同離子

7、效應(yīng)：H3O+很小 即：HB離解很少cHBHB，cB-B-HB + H2O H3O+ + B-MB M+ + B- （2）pH pKa + lg CHBCB-第18頁，共52頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)26分，星期二 （3）pH pKa + lg nHBnB- （2）pH pKa + lgCHBCB-同一溶液中：VHB=VB-VB-VHB第19頁，共52頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)26分，星期二小結(jié)：緩沖溶液是一定濃度的共軛酸和共軛堿的混合液(2) Ka為共軛酸的酸常數(shù)(3)HBB-cHBcB-nHB緩沖比或或稱為nB-（4）緩沖溶液的pH主要取決于溶液的pKa第20頁，共52頁，

8、2022年，5月20日，20點(diǎn)26分，星期二例:已知H3PO4的pKa1、pKa2、pKa3 HPO42-H3PO4 H2PO4- HPO42- PO43-H2PO4- HPO42-H3PO4-H2PO4-H2PO4- HPO42- PO43-Ka1Ka2Ka3pH = pKa1 + lgH2PO4-H3PO4HPO42-pH = pKa2+ lgH2PO4-pH = pKa3 + lgPO43-HPO42-第21頁，共52頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)26分，星期二例：在1L混合液中，含有0.10molL-1HAc和0.10molL-1NaAc (HAc:pKa=4.75)(1) 計(jì)算混

9、合液的pH值解: pH pKa + lg CHBCB- pH pKa + lg CHAcCAc-= 4.75第22頁，共52頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)26分，星期二(2) 在此混合液中加入0.01molHCl, 溶液的pH值=?解:NaAc + HCl HAc + NaCl0.090.11 pH pKa + lg CHAcCAc-4.66 pKa + lg 0.090.11第23頁，共52頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)26分，星期二(3) 在此混合液中加入0.01molNaOH, 溶液的pH值=?解:HAc + NaOH NaAc + H2O0.090.11 pH pKa + lg

10、 CHAcCAc-4.84 pKa + lg 0.110.09第24頁，共52頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)26分，星期二例：在1L混合液中，含有0.10molL-1HAc和0.10molL-1NaAc (HAc:pKa=4.75)(3) 此混合液稀釋一倍,溶液的pH值=?解:HAc= Ac-= 0.05molL-1 pH pKa + lg CHAcCAc-4.75 pKa + lg 0.050.05第25頁，共52頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)26分，星期二例：將0.10 molL-1的 NaH2PO4 溶液 10.0 ml 和 0.20 molL-1的Na2HPO4 溶液 1.0

11、ml 混合，計(jì)算該混合液的 pH 值。解： H2PO4- H+ + HPO42-第26頁，共52頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)26分，星期二例：將 0.10 molL-1 鹽酸 100 ml 與 400 ml 0.10 molL-1 氨水相混合，求混合后溶液的 pH 值（已知NH3 的 K b = 1.76 10-5）。解：NH3 + H+ NH4+第27頁，共52頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)26分，星期二緩沖溶液pH的校正pH=pKa+lg = pKa+lg pH=pKa+ lg +lg 要較精確計(jì)算緩沖溶液pH，必須考慮溶液中離子強(qiáng)度的影響，用共軛酸堿的活度來代替它們的平衡濃度，

12、則緩沖溶液pH計(jì)算公式可改寫為：式中 lg 為校正因數(shù)第28頁，共52頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)26分，星期二緩沖容量和緩沖范圍第三節(jié)第29頁，共52頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)26分，星期二緩沖容量 單位體積的緩沖溶液pH改變1時(shí),所需加入一元強(qiáng)酸或一元強(qiáng)堿的量( mol)定義： =dnB(b)VdpH單位： molL-1pH-1 def第30頁，共52頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)26分，星期二1、 與緩沖比的關(guān)系A(chǔ)點(diǎn)： HB 而B- 0B點(diǎn)： B- 而HB 0O點(diǎn)：B-=1HBpHOAB緩沖溶液：HBB-總濃度一定時(shí),緩沖容量隨緩沖比的變化而規(guī)律變化影響緩沖容量的因素第

13、31頁，共52頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)26分，星期二pKaOABAO：B-HB1pHpKa紅線BO：B-HB1pHpKa綠線O點(diǎn)：B-HB=1pH = pKaO點(diǎn)：pH = pKa最大第32頁，共52頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)26分，星期二pKaOABpKa1pKa+1當(dāng)110B-HB110時(shí)緩沖溶液具緩沖作用pH = pKa1緩沖范圍 該緩沖系可以配制從pH=pKa1到pH=pKa1的緩沖溶液第33頁，共52頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)26分，星期二例：緩沖范圍緩沖對(duì)pKaHAcNaAc4.75H2PO4-HPO42-7.21NH4+NH39.253.755.756.

14、218.218.2510.25第34頁，共52頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)26分，星期二pH135791113bdeb線：0.1molL-1HAc + NaOHHAcNaAc緩沖系pKa4.75d線: 0.01molL-1 KH2PO4+ NaOHH2PO4-HPO42-7.21e線：0.1molL-1NH3 + HClNH4+NH39.25第35頁，共52頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)26分，星期二= 2.303HBB/C總HB 共軛酸的平衡濃度B 共軛堿的平衡濃度C總 = HB B 2、 與總濃度的關(guān)系總濃度越大，越大= 2.303(HB /C總)(B /C總) C總緩沖比一定時(shí)

15、,為常數(shù)第36頁，共52頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)26分，星期二pH135791113bcb線：0.1 molL-1HAc + NaOHc 線：0.2 molL-1HAc + NaOH第37頁，共52頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)26分，星期二pH135791113afa線：HClf線：NaOH具緩沖容量，但不是緩沖溶液第38頁，共52頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)26分，星期二緩沖比為1時(shí)，緩沖容量最大極大=2.303C總=0.576C總= 2.303(HB /C總)(B /C總) C總HB /C總=HBHB B=11B-HB=12同樣：B /C總=12第39頁，共52頁，2

16、022年，5月20日，20點(diǎn)26分，星期二小結(jié)： 影響緩沖容量的因素1. 緩沖比一定時(shí)，c總越大，緩沖能力越強(qiáng)。2. c總一定時(shí)，緩沖比= 1，緩沖能力最強(qiáng)。3. 緩沖范圍： pKa 1 pH pKa 1第40頁，共52頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)26分，星期二 緩 沖 溶 液 的 配制第四節(jié)第41頁，共52頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)26分，星期二一、緩沖溶液的配制方法選擇合適的 緩沖系：選擇緩沖溶液的pH最接近pKa的緩沖系根據(jù)pH = pKa1和緩沖容量原理 總濃度不能太小或太大 (0.050.2molL-1) 計(jì)算 n B- 和 n HB 校正穩(wěn)定、無毒第42頁，共52頁，

17、2022年，5月20日，20點(diǎn)26分，星期二例：要配制pH=7.00的緩沖 溶液應(yīng)選擇哪一種緩沖系? H2CO3NaHCO3NaH2PONa2HPO4緩沖系pKa6.377.21可選用TrisHClTris8.08第43頁，共52頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)26分，星期二例：如何配制1L總濃度為0.2 molL-1, pH= 7.00的緩沖溶液。解：查表可選用NaH2PO4Na2HPO4： pKa2 = 7.21nHPO42-pH = pKa2 + lgnH2PO4-已知7.00 = 7.21nHPO42- nH2PO4-= 0.2二元一次 方程nHPO42-nH2PO4-= 0.086

18、2 mol= 0.114 mol(Na2HPO4 12.24克)(NaH2PO413.68克) 稱量二者混合溶解稀釋至1000ml第44頁，共52頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)26分，星期二緩沖溶液的配制方式:(1) 共軛酸 + 共軛堿如：HAc + NaAc(4) 特殊兩性物質(zhì)如：鄰苯二甲酸氫鉀(2) 弱酸 + 強(qiáng)堿 如：HAc +NaOH(過量)(3) 弱堿 + 強(qiáng)酸 如：NH3 + HCl(過量)COOHCOOKCOOH一元弱酸COOK一元弱堿共軛(1:1)pH = 4.00第45頁，共52頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)26分，星期二血液中的緩沖系第五節(jié)第46頁，共52頁，202

19、2年，5月20日，20點(diǎn)26分，星期二一、 血液的主要緩沖體系是H2CO3-HCO3-H+ 增加（發(fā)高燒、氣喘）， 平衡向左加快肺部二氧化碳的排出量延長腎內(nèi)HCO3-的停留時(shí)間OH-增加（肺氣腫、糖尿病), 平衡向右降低肺部二氧化碳的排出量加快腎內(nèi)HCO3-的排泄量H2O +CO2 H2CO3 H+ + HCO3-肺腎第47頁，共52頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)26分，星期二血漿pH值的計(jì)算 pKa = 6.10CO2溶解 = 1.210-3 molL-1 HCO3- = 2.410-2 molL-1 雖然緩沖比已經(jīng)超過理論范圍，但人體是一個(gè)開放系統(tǒng)第48頁，共52頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)26分，星期二細(xì)胞內(nèi)主要緩沖體系是H2PO4- - HPO42-H2PO4- H+ + HPO42-腎腎H+ 增加, 平衡向左, 腎將多余的H2PO4-從尿中排出；OH-增加, 平衡向右, 腎將多余的HPO42-從尿中排出。第49頁，共52頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)26分，星期二小結(jié) 溶液pH值的計(jì)算H3O+=KaC最簡式一元弱酸H3O+=Ka