《CH4缓冲溶液》PPT课件.ppt

《《CH4缓冲溶液》PPT课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《CH4缓冲溶液》PPT课件.ppt（60页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、缓 冲 溶 液 第四章 Buffer Solution 缓冲溶液及缓冲机制 第一节 一、缓冲溶液、缓冲作用 H2O 0.01mol pH 7.00 pH 2.00 HCl pH -5 实验一 1L H2O 0.01mol pH 7.00 pH 2.00 HCl pH -5 实验一 HAc+NaAc (0.1molL-1) pH 4.75 pH 4.66 HCl 0.01mol pH -0.09 具有抗酸作用 缓冲溶液及缓冲机制 H2O 0.01mol pH 7.00 pH 12.00 NaOH pH 5 实验二 缓冲溶液及缓冲机制 H2O 0.01mol pH 7.00 pH 12.00 Na

2、OH pH 5 实验二 HAc+NaAc (0.1molL-1) pH 4.75 pH 4.84 NaOH 0.01mol pH 0.09 具有抗碱作用 1L 缓冲溶液及缓冲机制 缓冲作用 在加入少量的强酸、 强碱或稍加稀释后仍能保持其 pH值 基本不变的作用。 缓冲溶液 具有缓冲作用的溶液。 缓冲溶液及缓冲机制 缓冲液的 特点 是其 pH值不易受外界影响而 发生明显改变 ， 即溶液 pH值比较稳定 。 缓冲液的 pH值比较恒定的特点在医学上有 着广泛的应用。 缓冲溶液由 HB B- 组成 组成条件： HB与 B - 为共轭酸碱对 且存在质子转移平衡 二者有足够的浓度 例： (1) 0.1 m

3、olL-1 HAc (2) 0.1 molL-1 NaAc (3) 0.1molL-1 HAc + 0.1molL-1 NaAc HB Ac- B- 二、缓冲系的组成 缓冲溶液及缓冲机制 缓冲溶液由 HB B- 组成 组成条件： HB与 B 为共轭酸碱对 且存在质子转移平衡 二者有足够的浓度 一、缓冲系的组成 缓冲溶液及缓冲机制 HB B 称为缓冲系（或缓冲对） 常见缓冲系（共轭酸碱对） 缓冲系 pKa H3PO4 NaH2PO4 HAc NaAc H2CO3 NaHCO3 NaH2PO4 Na2HPO4 NH4Cl NH3 CH3NH3+Cl CH3NH2 Na2HPO4 Na3PO4 2.

4、12 4.75 6.37 7.21 9.25 10.7 12.67 共轭酸 共轭碱 缓冲溶液及缓冲机制 三、缓冲作用机制 HAc NaAc的缓冲机制 HAc NaAc的缓冲机制 HAc + H2O H3O+ + Ac- 缓冲作用机制 HAc NaAc的缓冲机制 HAc + H2O H3O+ + Ac- NaAc Na+ + Ac- pH H+ 基本不变 缓冲作用机制 HAc NaAc的缓冲机制 HAc + H2O H3O+ + Ac- NaAc Na+ + Ac- pH OH - 基本不变 + H2O 缓冲作用机制 HAc NaAc的缓冲机制 HAc + H2O H3O+ + Ac- pH 基

5、本不变 OH - H+ 抗 碱 成分 抗 酸 成分 问题： 血液中存在多种缓冲对： H2CO3 HCO3- ,H2PO4-_HPO42-， HnP-Hn-1P-， 其中以 H2CO3- HCO3- 最重要 ， 试以其为例 ， 说明血液具备缓 冲作用的原因 。 （ 血液正常 pH值 7.4 0.05， 若 pH7.45碱中毒 ） HB + H2O H3O+ + B- MB M+ + B- H3O+ Ka HB B- -lg -lg pH pKa + lg HB B - 平衡浓度 缓冲溶液 pH值的计算 pH pKa + lg HB B - （ 1） pH pKa + lg 共轭酸 共轭碱 此式为

6、计算缓冲溶液 pH值的 Henderson-Hasselbalch方程式 缓冲溶液 pH值的计算 HB + H2O H3O+ + B- MB M+ + B- 同离子效应： H3O+很小 即： HB离解很少 CHBHB CB-B- 缓冲溶液 pH值的计算 HB + H2O H3O+ + B- MB M+ + B- pH pKa + lg C HB CB- 初始浓度 (1) pH pKa + lg HB B - 平衡浓度 (2) 缓冲溶液 pH值的计算 HB + H2O H3O+ + B- MB M+ + B- （ 2） pH pKa + lg C HB CB- 缓冲溶液 pH值的计算 （ 2）

7、pH pKa + lg C HB CB- 同一溶液中： VHB=VB- V B- V HB （ 3） pH pKa + lg n HB nB- 缓冲溶液 pH值的计算 （ 1） pH pKa + lg HB B - （ 2） pH pKa + lg C HB CB- （ 3） pH pKa + lg n HB nB- 混合后 的浓度 缓冲溶液 pH值的计算 小结： (1)缓冲溶液是一定浓度的 共轭酸和共轭碱的混合液 (2) Ka为 共轭酸 的酸常数 (3) 或 或 称为 HB B - CHB CB- n HB nB- 缓冲比 缓冲溶液 pH值的计算 讨论：（ 1）缓冲液 pH值取决于 Ka及

8、缓 冲比； （ 2）缓冲比 B-/HB=1时， pH=pKa （ 3）同一缓冲系溶液， Ka一定， pH值 取决于缓冲比 （ 4） 抗稀释 （ 5） 抗酸 、 抗碱 ？ 以例说明 。 例 :已知 H3PO4的 pKa1、 pKa2、 pKa3 H3PO4 H2PO4- HPO42- PO43- H2PO4- HPO42- HPO42- H3PO4 H2PO4- H2PO4 HPO42- PO43- Ka1 Ka2 Ka3 pH = pKa1 + lg H2PO4- H 3PO4 pH = pKa2+ lg HPO42- H 2PO4- pH = pKa3 + lg PO43- HPO 42-

9、缓冲溶液 pH值的计算 )( )(lgpp 3 32 2323 N a H C OC CONaCKaHCONaN a H C O )( )(lg)pp( 4 3 34 ClNHC NHCKbKwPHNHClNH 缓冲溶液 pH值的计算 例：在 1L混合液中，含有 0.10molL-1 HAc和 0.10molL-1NaAc (HAc:pKa=4.75) (1) 计算混合液的 pH值 解 : pH pKa + lg CHB CB- pH pKa + lg C HAc CAc- = 4.75 + lg 0.1 0.1 0 缓冲溶液 pH值的计算 (2) 在此混合液中加入 0.01molHCl, 溶

10、液的 pH值 =? 解 : NaAc + HCl HAc + NaCl 0.10 0.10 0.01 0.09 0.11 pH pKa + lg CHAc CAc- 0.09 0.11 4.75-0.09 4.66 例：在 1L混合液中，含有 0.10molL-1 HAc和 0.10molL-1NaAc (HAc:pKa=4.75) 缓冲溶液 pH值的计算 例：在 1L混合液中，含有 0.10molL-1 HAc和 0.10molL-1NaAc (HAc:pKa=4.75) (3) 在此混合液中加入 0.01molNaOH, 溶液的 pH值 =? 解 : HAc + NaOH NaAc + H

11、2O 0.10 0.10 0.01 0.09 0.11 pH pKa + lg CHAc CAc- 0.09 0.11 4.75 0.09 4.84 缓冲溶液 pH值的计算 例：在 1L混合液中，含有 0.10molL-1 HAc和 0.10molL-1NaAc (HAc:pKa=4.75) (3) 此混合液稀释一倍 ,溶液的 pH值 =? 解 : pH pKa + lg C HAc CAc- 0.05 0.05 4.75 0 HAc= Ac-= 0.05molL-1 缓冲溶液 pH值的计算 缓冲容量和缓冲范围 第三节 一、缓冲容量 定义： = dnB(b) V dpH 单位： molL-1p

12、H-1 单位体积的缓冲溶液 pH改变 1时 ,所需 加入一元强酸或一元强碱的量 缓冲容量和缓冲范围 def ， 缓冲能力 ，缓冲能力 与 C总 成正比 缓冲比一定时， 总浓度越大， 越 大 = 2.303 (HB /C总 )(B /C总 ) C总 缓冲比一定时 ,为常数 二、影响缓冲容量的因素 1、 与总浓度的关系 C总 = HB B 2、 与缓冲比的关系 HB B- 10 HB B- 1/10 值很小 HB B- 10 10 1 值较大 值最大 HB B- =1 缓冲比越接近 1，缓冲容量越大； 缓冲比等于 1时，有最大缓冲容量。 当 1 10 1 10 时 缓冲溶液具缓冲作用 pH = p

13、Ka 1 该缓冲系可以配制从 pH=pKa 1到 pH=pKa 1的缓冲溶液 缓冲容量和缓冲范围 HB B- 缓冲范围： 缓冲液能有效发挥缓冲作用 的 pH值范围 。 理论缓冲范围 例： 缓冲对 pKa 缓冲范围 HAcNaAC 4.75 H2PO4-HPO42- 7.21 NH4+NH3 9.25 3.75 5.75 6.21 8.21 8.25 10.25 缓冲容量和缓冲范围 缓冲比为 1时，缓冲容量 最大 = 2.303 (HB /C总 )(B /C总 ) C总 HB /C总 = 1 2 B /C总 = 1 2 极大 =2.303 C总 =0.576C总 小结： 影响缓冲容量的因素 缓冲

14、比一定时，总浓度越大， 越 大 总浓度一定时，缓冲比越接近 1 ， 越大 缓冲范围： pH = pKa 1 缓 冲 溶 液 的 配制 第四节 一、缓冲溶液的配制方法 缓冲溶液的配制 选择合适的 缓冲系： 选择 pKa最接近缓冲溶液的 pH的缓冲系 根据 pH = pKa 1和缓冲容量原理 例：要配制 pH=7.00的缓冲 溶液 应选择哪一种缓冲系 ? 提示 :在 P56页表 4-1找 H2CO3NaHCO3 NaH2PONa2HPO4 缓冲系 pKa 6.35 7.21 可选用 缓冲溶液的配制 TrisHClTris 7.85 一、缓冲溶液的配制方法 缓冲溶液的配制 选择合适的 缓冲系： 选择

15、缓冲溶液的 pH最接近 pKa的缓冲系 根据 henderson方程计算 nB- 、 nHB （ mB- 、 mHB ） 总浓度不能太小或太大 (0.05 0.2molL-1) 校正 (参看 62页 ) 例：如何配制 1L总浓度为 0.2 molL-1, pH= 7.00的缓冲溶液。 解： 查表可选用 NaH2PO4Na2HPO4： pKa2 = 7.21 pH = pKa2 + lg nHPO42- n H2PO4- 已知 7.00 = 7.21 nHPO42- nH2PO4- = 0.2 二元一次 方程 缓冲溶液的配制 nHPO42- nH2PO4- = 0.0862 mol = 0.11

16、4 mol (Na2HPO4 12.24克 ) (NaH2PO413.68克 ) 称量二者混合溶解稀释至 1000ml 例：如何配制 1L总浓度为 0.2 molL-1, pH= 7.00的缓冲溶液。 缓冲溶液的配制 缓冲溶液的配制方式 : (1) 共轭酸 + 共轭碱 如： HAc + NaAc (2) 弱酸 + 强碱 如： HAc +NaOH (3) 弱碱 + 强酸 如： NH3 + HCl (过量 ) (过量 ) 缓冲溶液的配制 固定配方的缓冲溶液 课本 P63页表 4 3、 4 这些配方考虑了三个影响因数： 温度、离子强度和缓冲容量 (医学上还须考虑渗透浓度 ) 缓冲溶液的配制 二、标准

17、缓冲溶液 （ 1）标准缓冲溶液 (不需要测定就已知 pH值的缓冲溶液 ) 课本 P64页 表 4 5 0.05molL-1 COOH COOK pH = 4.008 （ 25 ） 缓冲溶液的配制 邻苯二甲酸氢钾 pH = pKa + lg 1 1 4.008 COOH COOK 一元弱酸 一元弱碱 共轭 (1:1) 缓冲溶液的配制 用来校准 pH计 血 液 中 的 缓 冲系 第四节 人体血液的 pH值在 7.357.45之间 血液中的缓冲系： NaHCO3 H2CO3 Na2HPO4 NaH2PO4 Na-Hn-1Pr HnPr 血浆 中主要存在着下列缓冲系 血液中的缓冲系 红细胞 中主要存在

18、着下列缓冲系： NaHCO3 H2CO3 K2HPO4 KH2PO4 K-Hb H-Hb K-HbO2 H-HbO2 血浆中 H2CO3 NaHCO3的缓冲机制 主要以溶解的 CO2存在 CO2(溶解 ) + H2O H2CO3 H+ + HCO3- pH pKa + lg CO2 溶解 HCO3 - 6.10 + lg 0.024 0.0012 6.10 + lg 20 1 7.40 K1 K2 Ka=K1K 2 pKa 由肺、肾的生理功能调节 缓冲作用机制 血浆中 H2CO3 NaHCO3的缓冲机制 CO2 + H2O H2CO3 HCO3- 肺 肾 少量 H+ 缓冲 H+ 减少 增加 增

19、加 增加排量 补充 HCO3- : CO2=20:1 缓冲作用机制 血浆中 H2CO3 NaHCO3的缓冲机制 CO2 + H2O H2CO3 HCO3- 肺 肾 少量 OH- 缓冲 OH- 减少 增加 减少排量 补充 排泄 HCO3- : CO2=20:1 小结 溶液 pH值的计算 H3O+=KaC 最简式 一元弱酸 H3O+=Ka1C 多元弱酸 OH-=KbC OH-=Kb1C 一元弱碱 多元弱碱 先求 H3O+ 先求 OH- 缓冲溶液 pH pKa + lg HB B- 一 元 弱 酸 多 元 弱 酸 一 元 弱 碱 多 元 弱 碱 缓 冲 溶 液 先求 H3O+ 公式用 Ka pH值 先求 OH- 公式用 Kb pOH值 pH值 一种 电解质溶质溶液 共轭酸碱 对 计算 pH值 , 判断准确 是关键 1. 掌握缓冲溶液、缓冲作用、缓冲容 量、缓冲范围 2. 熟悉缓冲液 pH值计算 3、熟悉缓冲液的配制 4、了解缓冲液在医学上的意义 小结： 制 作 : 夏小庆 2010,9