人衛(wèi)6版 第四章 緩沖溶液(統(tǒng))學習資料

第四章緩沖溶液(buffersolution)§4-1緩沖溶液及緩沖機制

0.1mol/LNaCl或H2O0.1mol/LHAc+NaAc

加溴麝香草酚藍綠黃加HCl黃黃加NaOH藍黃一、緩沖溶液及緩沖作用的原理

緩沖作用是足夠濃度的共軛酸堿對(HB-B-)存在的體系中,通過共軛酸堿對(HB-B-)之間的質(zhì)子傳遞平衡的移動來實現(xiàn)的.HB+H2OB-+H3O+抗堿成分抗酸成分

二、緩沖溶液的組成由足夠濃度、適當比例的共軛酸堿對組成的溶液，共軛酸堿對合稱為緩沖系或緩沖對（buffersystemorbufferpair)一般，緩沖對為弱的共軛酸堿對。弱酸與其共軛堿的濃度都較大。

三、緩沖溶液的類型1.弱酸及其共軛堿例：HAc-NaAc、H2CO3-NaHCO3、(CH2)6N4H+-(CH2)6N42.弱堿及其共軛酸例：

NH3-NH4+

、Na2CO3-Na2HCO3NH2CH2COO

–-NH2CH2COOH3.兩性物質(zhì)例：Na2HPO4、NaH2PO4、KHC8H4O44.強酸、強堿

§4-2緩沖溶液的pH值

一、緩沖溶液pH值的近似計算公式

Ka—緩沖對中共軛酸的質(zhì)子傳遞平衡常數(shù)。[HB]、[B-]—共軛酸、共軛堿的平衡濃度[B-]／[HB]稱為緩沖比(buffercomponentratio)。[HB]＋[B-]稱為緩沖溶液的總濃度。由HB-B-緩沖對組成的緩沖溶液pH值的近似計算公式：

pH＝pKa+㏒[B-]／[HB]

cB-／cHB稱為緩沖比；cB-＋cHB

＝c總?cè)羰褂孟嗤瑵舛鹊娜跛峒肮曹棄A配制,

VHB、VB為配制時所取相同濃度的弱酸及共軛堿的體積

2、同一緩沖系，pKa值一定，緩沖溶液的pH值隨緩沖比的改變而改變。當緩沖比cB-／cHB＝1時，pH＝

pKa。1、緩沖溶液pH值首先取決于弱酸的Ka值；其次取決于緩沖比例1.在200mL0.18mol·L-1

NaAc溶液中加入50mL0.18mol·L-1

HCl溶液

，計算加入前后溶液的pH值。例2.在1L0.10mol·L-1

HAc

溶液中加入16.4gNaAc，取此溶液100mL加入100mL0.05mol·L-1

HCl后溶液的pH值為多少？§4－3緩沖容量(buffercapacity)緩沖容量是定量衡量緩沖溶液緩沖能力大小的尺度.

一、緩沖容量

其定義式為:為正值，單位:濃度·pH-1，常用mol·L

-1緩沖容量越大,

緩沖溶液緩沖能力越強。緩沖容量在數(shù)值上等于使單位體積(1L)的緩沖溶液的pH值改變1個單位所需加入的一元強酸或一元強堿的物質(zhì)的量na(b)

由HB-B-緩沖對組成的緩沖溶液其緩沖容量的計算式：

n/m=[B-]/[HB]，c總=[B-]+[HB]只適用與總濃度較小（0.05～0.2mol·L-1），pH值為3～11范圍內(nèi)的緩沖系。緩沖容量隨溶液的pH值的變化而變化。緩沖容量隨總濃度和緩沖比的改變而改變。例3.將0.20mol·L-1HB溶液和0.20mol·L-1B–溶液以9:1、3:1及1:1的體積比混合

，計算各種情況下緩沖系的緩沖容量。二、影響緩沖容量的因素緩沖溶液的總濃度和緩沖比是影響緩沖容量的兩個重要因素

1.緩沖溶液的總濃度對緩沖容量的影響pKa－1pKa＋1pH

0.05mol/L0.1mol/LpH=pKa醋酸緩沖溶液的緩沖容量與

pH值及緩沖比的關系=0.115mol/L=0.029mol/L

同一緩沖系的緩沖溶液,當緩沖比相同時,總濃度越大,緩沖容量越大.2、緩沖溶液的緩沖比對緩沖容量的影響pKa－1pKa＋1pH

0.05mol/L0.1mol/LpH=pKa醋酸緩沖溶液的緩沖容量與

pH值及緩沖比的關系

最大在緩沖比為1：1處，即pH＝pKa處，此時溶液的緩沖能力最強，

最大＝0﹒576c總

最大僅取決于緩沖溶液的c總，與共軛酸的Ka或緩沖對種類無關。

0.05mol·L-1KH2PO4+NaOH0.05mol·L-1H2BO3+NaOH

總濃度相同的不同緩沖系，緩沖容量的最大值相同。pKa－1pKa＋1pH

0.05mol/L0.1mol/LpH=pKa醋酸緩沖溶液的緩沖容量與

pH值及緩沖比的關系同一緩沖系的緩沖溶液，當c總相同時，緩沖比越接近1，溶液的pH值越接近pKa,緩沖容量越大,緩沖溶液的緩沖能力越強。

緩沖溶液的總濃度和緩沖比是影響緩沖容量的兩個重要因素

同一緩沖系的緩沖溶液,當緩沖比相同時,總濃度越大,緩沖容量越大.同一緩沖系的緩沖溶液，當c總相同時，緩沖比越接近1，溶液的pH值越接近pKa,緩沖容量越大,緩沖溶液的緩沖能力越強。pKa－1pKa＋1pH

0.05mol/L0.1mol/LpH=pKa醋酸緩沖溶液的緩沖容量與

pH值及緩沖比的關系三、緩沖溶液的緩沖范圍（buffereffectiverange)

pKa﹣1～pKa﹢1這一pH值范圍稱為緩沖溶液的有效緩沖范圍，即緩沖溶液只有在此pH值范圍內(nèi)才能有效地發(fā)揮其緩沖作用?！?-4緩沖溶液配制的計算1.選擇合適的緩沖對，使其弱酸的pKa與所需溶液的pH值相等或相近。2.因pKa與pH值不相等，調(diào)整c(共軛堿）/c(共軛酸）的比值，一般應控制在0.1～10之間。3.c總濃度宜在0.05～0.2mol/L之間。一、緩沖溶液的配制配制的一般步驟：例1.在500mL的氨水中加入多少克NH4Cl可配制pH=9.30緩沖溶液1L？已知:NH3的pKb

=4.75M(NH4Cl)=53.5mol·L-11．弱酸（弱堿）及其共軛堿（共軛酸）直接配制的計算一般為了配制方便，常使用相同濃度的弱酸及其共軛堿配制，此時緩沖比等于體積比過量弱酸HB（弱堿B￣）與強堿（強酸）混合反應后，剩余弱酸HB（弱堿B￣）與反應產(chǎn)物B￣（HB）組成緩沖系，配成緩沖溶液。2．過量弱酸（弱堿）與強堿（強酸）混合，配成緩沖溶液的計算例1需配制一個pH=4．0的緩沖溶液，現(xiàn)有1L0．5mol/LHAc溶液，問需加入NaOH固體多少克？例2分別加HCl或NaOH溶液在Na2HPO4溶液中配制緩沖溶液，可配成幾種緩沖系不同的緩沖溶液？它們的理論緩沖范圍各為多少？若上述溶液的起始濃度相同，它們以何種體積比混合，才能使所配緩沖溶液的最大？§4-5血液中的緩沖系血漿中：H2CO3-HCO3-、H2PO4—HPO42-、

HnP-Hn–1P-(HnP代表蛋白質(zhì))紅細胞中：

H2b-Hb

-(H2b代表血紅蛋白)、

H2bO2-HbO

2-

(H2bO2代表氧合血紅蛋白)、

H2CO3-HCO3-、H2PO4—HPO42-H2O+

CO2溶解H2CO3HCO3-+

H+

肺腎第四章緩沖溶液目的要求：

1.掌握緩沖溶液的基本概念、組成和作用原理。2.掌握緩沖溶液的pH值的近似計算公式及其應用。3.熟悉緩沖容量的概念、緩沖溶液的配制方法及血液中的緩沖系。

4.了解標準緩沖溶液及緩沖溶液pH計算公式的校正?！?-5血液中的緩沖系血漿中：H2CO3-HCO3-、H2PO4—HPO42-、

HnP-Hn–1P-(HnP代表蛋白質(zhì))紅細胞中：

H2b-Hb

-(H2b代表血紅蛋白)、

H2bO2-HbO

2-

(H2bO2代表氧合血紅蛋白)、

H2CO3-HCO3-、H2PO4—HPO42-例1需配制一個pH=4．0的緩沖溶液，現(xiàn)有1L0．5mol/LHAc溶液，問需加入NaOH固體多少克？例2在H3PO4溶液中加入合適量的NaOH可配成幾種緩沖系不同的緩沖溶液？它們的理論緩沖范圍各為多少？例1用1.00mol/LNaOH和1.00mol/L丙酸（CH3CH2COOH),如何配制1000ml總濃度為0.100mol/LpH=5．00的緩沖溶液？已知丙酸的pKa=4.86

例2在H3PO4溶液中加入合適量的NaOH可配成幾種緩沖系不同的緩沖溶液？它們的理論緩沖范圍各為多少？例1需配制一個pH=4．0的緩沖溶液，現(xiàn)有1L0．5mol/LHAc溶液，問需加入NaOH固體多少克？例2在H3PO4溶液中加入合適量的NaOH可配成幾種緩沖系不同的緩沖溶液？它們的理論緩沖范圍各為多少？§4-4緩沖溶液配制的計算例1欲配制250mlpH=5．00緩沖溶液，需在125ml濃度1．0mol/L的NaAc溶液中加入濃度為6．0mol/LHAc和水各多少毫升？例2需配制一個pH=4．0的緩沖溶液，現(xiàn)有1L0．5mol/LHAc溶液，問需加入NaOH固體多少克？例3欲配制pH=4．0總濃度為1．0mol/L的HAc–NaAc

緩沖溶液1．0L,計算需加入HAc和NaAc各多少克？§4-4緩沖溶液配制的計算過量弱堿B￣與強酸混合反應，剩余弱堿B￣與反應產(chǎn)物HB組成緩沖系，配成緩沖溶液.例2需配制一個pH=4．0的緩沖溶液，現(xiàn)有1L0．5mol/LHAc溶液，問需加入NaOH固體多少克？3、配制具有一定總濃度的緩沖溶液的計算例3欲配制pH=4．0總濃度為1．0mol/L的HAc–NaAc

緩沖溶液1．0L,計算需加入HAc和NaAc各多少克？單一體系一元強酸：[H＋]=C酸一元強堿：[OH－]=C堿一元弱酸：

[H＋]=