醫(yī)用基礎化學課件第三章-緩沖溶液PPT資料

醫(yī)用基礎(jīchǔ)化學課件第三章緩沖溶液第一頁，共37頁。教學要求掌握(zhǎngwò)緩沖溶液的組成和緩沖機制熟練進行(jìnxíng)緩沖溶液pH值的計算熟悉緩沖容量的概念及其影響(yǐngxiǎng)因素熟悉緩沖溶液的配制熟悉緩沖溶液在醫(yī)學上的意義第二頁，共37頁。100mLHClpH=5.00第三頁，共37頁。滴加少量強酸(qiánɡsuān)、強堿后pH變化很大滴加1ml1mol·L-1HCl滴加1ml1mol·L-1NaOH第四頁，共37頁。100mL醋酸(cùsuān)和醋酸(cùsuān)鈉溶液pH=5.00第五頁，共37頁。滴加少量強酸、強堿(qiánɡjiǎn)pH幾乎不變滴加1ml1mol·L-1HCl滴加1ml1mol·L-1NaOH第六頁，共37頁。實驗小結100mLHClpH=5.00滴加1ml1mol·L-1HClpH=2.00滴加1ml1mol·L-1NaOHpH=12.00100mLHAc~NaAcpH=5.00滴加1ml1mol·L-1HClpH=5.02滴加1ml1mol·L-1NaOHpH=4.98第七頁，共37頁。第一節(jié)緩沖溶液(huǎnchōnɡrónɡyè)及緩沖機制一、緩沖溶液(huǎnchōnɡrónɡyè)的緩沖作用和組成緩沖溶液：能夠抵抗外來少量強酸、強堿或稍加稀釋而保持(bǎochí)pH基本不變的溶液緩沖作用：緩沖溶液對強酸、強堿或稀釋的抵抗作用第八頁，共37頁。一、緩沖溶液(huǎnchōnɡrónɡyè)的組成緩沖溶液的組成一般分為(fēnwéi)三類：1.弱酸(ruòsuān)及其共軛堿組成的緩沖液HAc–Ac-,HCN–CN-,H2CO3–HCO3-2.弱堿及其共軛酸組成的緩沖液NH3–

NH4+,CH3NH2–

CH3NH3+

…3.酸式鹽及其共軛堿組成的緩沖液H2PO4-–

HPO42-,HCO3-

–

CO32-…甲胺-甲胺鹽酸鹽第九頁，共37頁。緩沖溶液由有足夠濃度的一對共軛酸堿對的兩種物質(wùzhì)組成組成緩沖溶液的共軛酸堿對被稱為(chēnɡwéi)緩沖系(buffersystem)或緩沖對(bufferpair)。第十頁，共37頁。第四節(jié)緩沖溶液(huǎnchōnɡrónɡyè)的配制c總＝[HB]+[B-]B最好(zuìhǎo)(Na2B4O7·10H2O)pH在pKa±1范圍內50mol·L-1NaAc混合溶液的pH。醫(yī)用基礎(jīchǔ)化學課件第三章緩沖溶液12,pKa2=7.0L緩沖溶液中加入0.=n(H2Cit－)+n(HCit2－)|dpH|和V一定，dn愈大，β愈大，緩沖能力越強二、緩沖(huǎnchōng)機制緩沖溶液問：欲配制pH=7.二、標準(biāozhǔn)緩沖溶液02mol·L-1NaOH二、緩沖(huǎnchōng)機制NaAcNa＋＋Ac-

抗酸成分(chéngfèn)：緩沖對中的共軛堿抗堿成分(chéngfèn)：緩沖對中的共軛酸第十一頁，共37頁。第二節(jié)緩沖溶液(huǎnchōnɡrónɡyè)的pHNaBNa＋＋B-

Henderson-Hasselbalch方程式緩沖(huǎnchōng)比第十二頁，共37頁。公式(gōngshì)的幾種變形若用同樣濃度的弱酸和其共軛堿來配制緩沖溶液，可用下列(xiàliè)公式第十三頁，共37頁。結論(jiélùn)：緩沖(huǎnchōng)溶液的pH取決于緩沖(huǎnchōng)系中弱酸的pKa，溫度對其有影響同一緩沖系的緩沖溶液(huǎnchōnɡrónɡyè)，pH隨緩沖比的改變而改變緩沖溶液在稍加稀釋時，pH基本不變。只有當稀釋到一定程度（溶液電離度和離子強度發(fā)生較大變化），溶液pH會發(fā)生變化。緩沖比等于1時，pH＝pKa第十四頁，共37頁。例題(lìtí)計算0.10mol·L-1NH350mL和0.20mol·L-1NH4Cl30mL混合(hùnhé)溶液的pH。K(NH3)=1.79×10-5pH＝9.17第十五頁，共37頁。例題計算(jìsuàn)：1.0.50mol·L-1HAc和0.50mol·L-1NaAc混合溶液的pH。2.在上述1.0L緩沖溶液中加入0.020mol固體NaOH后，溶液的pH。3.在上述1.0L緩沖溶液中加入0.020molHCl后，溶液的pH。K(HAc)=1.76×10-5pH=4.74pH=4.81pH=4.67第十六頁，共37頁。例題(lìtí)：“將NH3-NH4Cl緩沖溶液(huǎnchōnɡrónɡyè)稀釋一倍，溶液中的[OH-]減少到原來的1/2”，對嗎？答：錯！第十七頁，共37頁。思考題：判斷正誤：0.1mol·L-1HAc與0.1mol·L-1NaAc等體積混合配制的緩沖溶液(róngyè)pH=4.75，是酸性溶液(róngyè)，所以只能抗堿不能抗酸。第十八頁，共37頁。第三節(jié)緩沖容量和緩沖范圍一、緩沖容量定義(dìngyì)：單位體積緩沖溶液的pH改變1時，所需加入一元強酸或一元強堿的物質的量衡量(héngliáng)緩沖能力大小的尺度defdn和V一定，|dpH|愈小，β愈大，緩沖(huǎnchōng)能力越強加入微小量的一元強酸或一元強堿的物質的量pH的微小改變量恒大于0|dpH|和V一定，dn愈大，β愈大，緩沖能力越強mol·L-1·pH-1第十九頁，共37頁。緩沖容量與緩沖溶液(huǎnchōnɡrónɡyè)濃度的關系[HB][B-]緩沖容量隨緩沖溶液(huǎnchōnɡrónɡyè)pH改變而改變c總＝[HB]+[B-]緩沖容量隨緩沖溶液(huǎnchōnɡrónɡyè)[HB]、[B-]及c總的改變而改變第二十頁，共37頁。影響(yǐngxiǎng)緩沖容量的因素(1)0.05mol·L-1HCl(4)0.05mol·L-1KH2PO4+NaOH(2)0.1mol·L-1HAc+NaOH(5)0.05mol·L-1H3BO3+NaOH(3)0.2mol·L-1HAc+NaOH(6)0.02mol·L-1NaOH4.75第二十一頁，共37頁。影響(yǐngxiǎng)緩沖容量的因素3.緩沖(huǎnchōng)比一定時，總濃度越大緩沖(huǎnchōng)容量越大2.總濃度一定時，緩沖(huǎnchōng)比為1:1時，緩沖(huǎnchōng)容量極大1.強酸、強堿溶液，濃度越大，緩沖容量越大4.不同的緩沖系，c總相同，β極大相同第二十二頁，共37頁。例題(lìtí)：下列(xiàliè)溶液β最大的是：A.1L中含0.06molHAc與0.03molNaAcB.1L中含0.05molHAc與0.04molNaAcC.1L中含0.02molHAc與0.07molNaAcD.1L中含0.01molHAc與0.08molNaAcc總都為0.09mol·L-1，再看緩沖比，哪個接近(jiējìn)1:1，所以選B第二十三頁，共37頁。思考題：判斷(pànduàn)正誤：0.1mol·L-1HAc與0.1mol·L-1NaOH等體積混合后，該溶液緩沖容量最大。第二十四頁，共37頁。二、緩沖范圍緩沖(huǎnchōng)比大于10:1或小于1:10，緩沖(huǎnchōng)溶液失去緩沖(huǎnchōng)能力緩沖范圍：pH＝pKa±1第二十五頁，共37頁。第四節(jié)緩沖溶液(huǎnchōnɡrónɡyè)的配制一、緩沖溶液(huǎnchōnɡrónɡyè)的配制方法1.選擇合適(héshì)的緩沖系pH在pKa±1范圍內pH接近pKa2.生物醫(yī)學中配制緩沖溶液的總濃度要適宜0.05～0.2mol·L－13.計算所需緩沖系各物質的量4.校正第二十六頁，共37頁。例題(lìtí)：已知:H3PO4的各級(ɡèjí)酸常數(shù)是pKa1=2.12,pKa2=7.21,pKa3=12.67。問：欲配制pH=7.40的緩沖溶液，應選擇什么作緩沖對？而Ka2是H2PO4-的酸常數(shù)(chángshù)，∴H2PO4-作共軛酸，則共軛堿就是HPO42-解:∵pKa2=7.21最接近7.40∴應該選擇H2PO4-–HPO42-作緩沖系第二十七頁，共37頁。例題(lìtí)：已知:pKa(HAc)=4.75,pKb(NH3)=4.75,pKa(H2PO4-)=7.21若配制pH=9的緩沖溶液，選擇下面哪個(nǎge)緩沖系最好？A.HAc-NaAcB.NH3-NH4ClC.NaH2PO4-Na2HPO4B最好(zuìhǎo)∵pKNH4+=14.00－4.75=9.25第二十八頁，共37頁。例題：檸檬酸（H3Cit）及鹽是一種多質子酸緩沖(huǎnchōng)體系，常用于培養(yǎng)基中。如在0.200mol·L-1檸檬酸500ml中，需加入0.400mol·L-1的NaOH溶液多少毫升，才能配成pH＝5.00的緩沖(huǎnchōng)溶液？

（已知H3Cit的pKa1=3.13，pKa2=4.76，pKa3=6.40）解:選擇(xuǎnzé)緩沖系為：H2Cit－-HCit2－溶液(róngyè)中n(H3Cit)=0.200×0.500=0.100mol=n(H2Cit－)+n(HCit2－)第二十九頁，共37頁。反應(fǎnyìng)耗去NaOH的物質的量：n(NaOH)＝1×0.0365+2×0.0635＝0.1635moln(NaOH)=c(NaOH)×V(NaOH)V(NaOH)=0.1635/0.400=0.4088L=408.8mL第三十頁，共37頁。思考題：緩沖溶液既可以用共軛酸堿對混合配制而成，也可用在某種弱酸中加入NaOH或在某種弱堿中加入HCl配制而成。在1L0.1mol·L-1的HAc中加入少量固體NaOH，若溶液體積不變，問總濃度為多少(duōshǎo)？隨著NaOH的不斷加入，該緩沖溶液的總濃度將如何變化？第三十一頁，共37頁。二、標準(biāozhǔn)緩沖溶液溶液濃度(molL-1)pH(25℃)pH(30℃)pH(35℃)酒石酸氫鉀(KHC4H4O6)

飽和3.563.553.55鄰苯二甲酸氫鉀(KHC8H4O4)

0.054.014.014.02磷酸鹽(KH2PO4-Na2HPO4)

0.025~0.0256.866.856.84硼砂(Na2B4O7·10H2O)

0.019.189.149.10第三十二頁，共37頁。pKa1=2.98，緩沖范圍為1.98～3.98pKa2=4.30，緩沖范圍為3.30～5.30體系中有足夠濃度的抗酸、抗堿成分，且兩個緩沖(huǎnchōng)范圍有重合，增強緩沖(huǎnchōng)能力。第三十三頁，共37頁。緩沖溶液緩沖對酒石酸氫鉀(KHC4H4O6)

H2C4H4O6~HC4H4O6-HC4H4O6-~C4H4O62-鄰苯二甲酸氫鉀(KHC8H4O4)

H2C8H4O4~HC8H4O4-HC8H4O4-~C8H4O42-磷酸