基礎(chǔ)化學(xué)第五單元(第五節(jié)緩沖溶液)授課版

1、1第五節(jié) 緩沖溶液（buffer solutionbuffer solution） 所有的體液均是緩沖溶液。生化反應(yīng)的背景溶液：血漿： pH 7.35-7.45大腸液：pH 8.3-8.4淚液： pH 7.3-7.52一、緩沖溶液的概念H2OH2OpH=7.00pH=2.00H2OpH=12.00+2滴1molL-1HCl+2滴1molL-1NaOH3NaH2PO4Na2HPO4pH=7.21H2PO4- - HPO42-pH=7.20pH=7.22NaH2PO4Na2HPO4NaH2PO4Na2HPO4NaH2PO4Na2HPO4pH=7.21+2滴1molL-1HCl+2滴1molL-1N

2、aOH4緩沖溶液對(duì)強(qiáng)酸、強(qiáng)堿或稀釋的抵抗作用稱為緩沖作用緩沖作用（buffer actionbuffer action）。緩沖溶液的概念能抵抗外來(lái)少量強(qiáng)酸少量強(qiáng)酸、強(qiáng)堿強(qiáng)堿或稍加稀釋，而能保持其pH基本不變基本不變的溶液，稱為緩沖溶液緩沖溶液（buffer solutionbuffer solution）。5二、緩沖溶液的組成 組成：一對(duì) 足夠濃度的共軛 弱酸、弱堿對(duì)。其濃度差不能太大。HAc - Ac-NH4+ - NH3 共軛酸共軛堿H2PO4 - - HPO42-共軛 弱酸、弱堿對(duì)間相差一個(gè)質(zhì)子6抗堿成分抗酸成分HAc - Ac-NH4+ - NH3 共軛酸共軛堿H2PO4 - - HP

3、O4 2-弱酸及其對(duì)應(yīng)的鹽弱堿及其對(duì)應(yīng)的鹽多元酸的酸式鹽及其對(duì)應(yīng)的次級(jí)鹽7例.下列各組溶液，有緩沖作用的是A. 0.2 molL-1KClB. 0.02 molL-1 NH3H2OC. 0.2 molL-1 NaH2PO4和0.2 molL-1 Na2HPO4D. 0.01 molL-1HAc和0.2 molL-1HCl(C)例：下列各組溶液，是否有緩沖作用？例：下列各組溶液，是否有緩沖作用？A.A. 0.1 mol0.1 molL L-1-1HAc 20mLHAc 20mLB.B. 0.1 mol0.1 molL L-1-1HAc 20mL + 0.1 molHAc 20mL + 0.1 m

4、olL L-1-1NaOH 20mLNaOH 20mLC. 0.1 molC. 0.1 molL L-1-1HAc 20mL + 0.1 molHAc 20mL + 0.1 molL L-1-1NaOH 10mLNaOH 10mLHAc + NaOH NaAc + H2O8三、緩沖溶液的緩沖機(jī)制 緩沖溶液：HAc-NaAc加入H3O+，平衡Ac- 抵消H3O+，Ac-：抗酸成分加入OH-，OH- + H3O+ 2H2O平衡HAc補(bǔ)充消耗的H3O+，HAc：抗堿成分HAc + H2O H3O+ + Ac -NaAc Na+ + Ac -9四、緩沖溶液的配制一. 緩沖溶液配制方法實(shí)際中我們需要配緩

5、沖溶液實(shí)際中我們需要配緩沖溶液, ,一般分四步：一般分四步：1.1.選擇合適的緩沖對(duì)選擇合適的緩沖對(duì)無(wú)毒，穩(wěn)定，不反應(yīng)范圍內(nèi)在接近，并且與1pKpHpHpKaa10例：欲配pH=4.5緩沖溶液，可選擇)20. 7pK(HPONaPONaH.D)75. 3pK(HCOONaHCOOH.C)76. 4pK(NaAcHAc.B)75. 4pK(ClNHNH.A2a4242)HCOOH(a)HAc(a)NH(b433(B)NH(b)NH(a34pK14pK第四節(jié) 緩沖溶液的配制一. 緩沖溶液配制方法實(shí)際中我們需要配緩沖溶液實(shí)際中我們需要配緩沖溶液, ,一般分四步：一般分四步：1.1.選擇合適的緩沖對(duì)選

6、擇合適的緩沖對(duì)113、所選的緩沖溶液，不能與反應(yīng)物或生成物發(fā)生副反應(yīng)。藥用緩沖溶液還必須考慮是否有毒性，是否與主藥發(fā)生配伍禁忌，還要考慮緩沖對(duì)的熱穩(wěn)定性。2、選擇適當(dāng)?shù)臐舛?.050.5mol/L太低，緩沖容量太小適用太高，離子強(qiáng)度大，不12 HClTrisTris甲胺（羥甲基）三五、緩沖溶液在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用常用緩沖系：PBS(H2PO4- - HPO42-)NaCl：調(diào)節(jié)至等滲13細(xì)胞培養(yǎng)的緩沖系統(tǒng) pH 在 7.2 - 7.4 緩沖體系：NaHCO3-H2CO3 培養(yǎng)箱： 5% CO2，培養(yǎng)液： 1.97g/L NaHCO3 指示劑：酚紅，酸性培養(yǎng)液呈橙黃色，堿性培養(yǎng)液呈深紅色。14 血液中

7、的緩沖系 人體血液pH 7.357.45 pH7.45 堿中毒 血液緩沖系統(tǒng)： 1.血漿緩沖系統(tǒng) 2.紅細(xì)胞緩沖系統(tǒng)15血液緩沖系統(tǒng)： 1.血漿緩沖系統(tǒng)（開(kāi)放性緩沖系統(tǒng)，緩沖作用最大）NaHCO3 / H2CO3， Na-蛋白質(zhì) / H-蛋白質(zhì)，Na2HPO4 / NaH2PO4 2.紅細(xì)胞緩沖系統(tǒng)（非開(kāi)放性緩沖系統(tǒng)） NaH2P04-Na2HPO4、HPr-Pr-、HHb-Hb-、HHbO2-HbO2-16體液酸堿物質(zhì)的來(lái)源：體液酸堿物質(zhì)的來(lái)源： 主要來(lái)源：細(xì)胞在物質(zhì)代謝的過(guò)程中產(chǎn)生的（酸性物質(zhì)的生成量堿性物質(zhì)的生成量）。 次要來(lái)源：食物。17代謝： 揮發(fā)酸：H2CO3可變成CO2氣體經(jīng)肺排

8、出體外 固定酸：經(jīng)腎隨尿排出的酸性物質(zhì)（磷酸、硫酸、尿酸和有機(jī)酸）攝入： 食物中的酸性物質(zhì)（檸檬酸、維生素C） 酸性藥物（氯化銨、水楊酸 ） 酸性物質(zhì)堿性物質(zhì) 代謝：NaHCO3 攝入：水果、蔬菜中的生物堿18血液緩沖系統(tǒng)對(duì)酸負(fù)荷的緩沖 19H+ +HCO3- H2CO3 CO2 + H2OK1 K2HCO3- CO2溶解pH = pKa + lg 正常人：HCO3- / CO2溶解=20/1 抗酸成分（堿儲(chǔ)） 抗堿成分HCO3- CO2溶解pH = 6.10 + lg 血漿的緩沖機(jī)制pH = 6.10 + lg（20/1）= 7.40 緩沖比緩沖比 20：1，緩沖能力仍很強(qiáng)？，緩沖能力仍很強(qiáng)

9、？20pH7.45 堿中毒H+的增加：加快呼吸排出多余的CO2 ，延長(zhǎng)腎中HCO3-的停留時(shí)間。OH-的增加：降低肺部CO2 的排出量，縮短腎中HCO3-的停留時(shí)間。血液pH維持7.357.45原因H+HCO3-H2CO3腎CO2+H2O肺腎21酸堿平衡紊亂 正常狀態(tài)：機(jī)體可調(diào)節(jié)酸堿平衡。 一般疾病：酸堿物質(zhì)的增減變化，機(jī)體也可調(diào)節(jié)酸堿平衡（代償）。 嚴(yán)重疾?。簷C(jī)體內(nèi)產(chǎn)生或丟失的酸堿過(guò)多而超過(guò)機(jī)體調(diào)節(jié)能力（或機(jī)體對(duì)酸堿調(diào)節(jié)機(jī)制出現(xiàn)障礙）時(shí)，導(dǎo)致酸堿平衡失調(diào)（失償） 。22呼吸性酸中毒呼吸性酸中毒酸中毒酸中毒代謝性酸中毒代謝性酸中毒呼吸性堿中毒呼吸性堿中毒堿中毒堿中毒代謝性堿中毒代謝性堿中毒混合

10、性酸堿平衡紊亂混合性酸堿平衡紊亂 酸堿平衡紊亂酸堿平衡紊亂23原因：排出的CO2減少（呼吸中樞抑制，呼吸道阻塞，肺部病變等）。 調(diào)節(jié)：腎臟NaHCO3吸收加強(qiáng)H2CO3，HCO3- ， HCO3-/H2CO3=20/1（代償型呼吸性酸中毒 ） HCO3-/H2CO3 20/1（失償型呼吸性酸中毒 ）治療： 1. 改善肺泡通氣功能；2. 使用堿性藥物 呼吸性酸中毒特征：血漿H2CO3濃度原發(fā)性增高和pH降低H+HCO3-H2CO3腎CO2+H2O肺腎24原因：酸性代謝產(chǎn)物增加 酸性物質(zhì)排除障礙 堿丟失過(guò)多調(diào)節(jié)：肺調(diào)節(jié)，加快呼吸，排出過(guò)多CO2； 腎調(diào)節(jié)，排酸保堿，增加HCO3- 的重吸收。 HC

11、O3- ，H2CO3 ， HCO3-/H2CO320/1（代償型代謝性酸中毒）。HCO3-/H2CO3 20/1（失償型代謝性酸中毒） 治療：治療原發(fā)病，應(yīng)用堿性藥物 代謝性酸中毒特征：血漿HCO3-濃度原發(fā)性減少和pH降低H+HCO3-H2CO3腎CO2+H2O肺腎25代謝性堿中毒代謝性堿中毒特征：血漿特征：血漿HCOHCO3 3- -濃度原發(fā)性增加和濃度原發(fā)性增加和pHpH升高升高原因：原因：1. 1. 消化道失消化道失H H+ +：嘔吐、胃液引流；：嘔吐、胃液引流；2. 2. 腎失腎失H H+ +：應(yīng)用利尿劑（如噻嗪類、速尿等）造成低：應(yīng)用利尿劑（如噻嗪類、速尿等）造成低氯性堿中毒；缺鉀

12、；腎上腺皮質(zhì)激素增多；氯性堿中毒；缺鉀；腎上腺皮質(zhì)激素增多； 3. 3. 堿性物質(zhì)攝入過(guò)多。堿性物質(zhì)攝入過(guò)多。腎的代償調(diào)節(jié)：腎臟泌腎的代償調(diào)節(jié)：腎臟泌H H+ +、NHNH4 4+ +，重吸收，重吸收HCOHCO3 3- -治療：治療：1. 1. 治療原發(fā)??；治療原發(fā)??；2. 2. 給予生理鹽水；給予生理鹽水；3. 3. 給予給予含氯酸性藥物。含氯酸性藥物。 H+HCO3-H2CO3腎CO2+H2O肺腎26呼吸性堿中毒呼吸性堿中毒特征：血漿特征：血漿H H2 2COCO3 3濃度原發(fā)性減少和濃度原發(fā)性減少和pHpH升高升高原因：原因：1. 1. 低氧血癥；低氧血癥；2. 2. 呼吸中樞興奮；呼

13、吸中樞興奮；3. 3. 呼吸機(jī)使用不當(dāng)造成的過(guò)度通氣。呼吸機(jī)使用不當(dāng)造成的過(guò)度通氣。調(diào)節(jié)：慢性呼吸性堿中毒時(shí)，腎臟發(fā)揮重要的代償作調(diào)節(jié)：慢性呼吸性堿中毒時(shí)，腎臟發(fā)揮重要的代償作用。腎小管細(xì)胞多分泌用。腎小管細(xì)胞多分泌H H+ +，分泌，分泌NHNH3 3減少，減少，HCOHCO3 3- -重吸收重吸收減少。減少。治療原發(fā)病治療原發(fā)病H+HCO3-H2CO3腎CO2+H2O肺腎27混合性酸堿平衡紊亂混合性酸堿平衡紊亂: :1. 1. 呼吸性酸中毒合并代謝性酸中毒呼吸性酸中毒合并代謝性酸中毒原因：呼吸、心跳驟停、慢性阻塞性肺疾患合并心力原因：呼吸、心跳驟停、慢性阻塞性肺疾患合并心力衰竭或休克；衰竭或休克；特點(diǎn)：特點(diǎn)：pHpH，COCO2 2，HCOHCO3 3- -，2. 2. 呼吸性酸中毒合并代謝性堿中毒呼吸性酸中毒合并代謝性堿中毒原因：慢性阻塞性肺疾患應(yīng)用利尿劑或合并嘔吐；原因：慢性阻塞性肺疾患應(yīng)用利尿劑或合并嘔吐；特點(diǎn)：特點(diǎn)：pHpH不定，不定，COCO2 2，HCOHCO3 3- -。 H