醫(yī)用基礎(chǔ)化學(xué)緩沖溶液

醫(yī)用基礎(chǔ)化學(xué)緩沖溶液第一頁，共三十頁，編輯于2023年，星期二§4.1緩沖溶液基本概念§4.1.1緩沖溶液及其作用原理實(shí)驗(yàn)

樣品1，0.10mol·L-1NaCl溶液樣品2，含HAc和NaAc均為0.10mol·L-1的混合溶液操作：加入強(qiáng)酸HCl至0.010mol·L-1觀察現(xiàn)象：pH的變化第二頁，共三十頁，編輯于2023年，星期二§4.1緩沖溶液基本概念0.10mol·L-1NaCl溶液加入HCl到0.010mol·L-1溶液的pH由7變?yōu)?，改變了5個pH單位。第三頁，共三十頁，編輯于2023年，星期二§4.1緩沖溶液基本概念0.10mol·L-1

HAc—0.10mol·L-1NaAc溶液加入HCl到0.010mol·L-1溶液的pH由4.75變?yōu)?.74，改變僅0.01pH單位。第四頁，共三十頁，編輯于2023年，星期二§4.1緩沖溶液基本概念1.緩沖溶液定義能抵抗外來少量強(qiáng)酸、強(qiáng)堿或稍加稀釋，而保持其pH基本不變的溶液。緩沖作用緩沖溶液對強(qiáng)酸、強(qiáng)堿或稀釋的抵抗作用。第五頁，共三十頁，編輯于2023年，星期二§4.1緩沖溶液基本概念2.緩沖機(jī)制以HAc—Ac-體系為例緩沖溶液存在大量HAc和Ac-

，質(zhì)子轉(zhuǎn)移平衡當(dāng)加入少量強(qiáng)酸時,Ac-消耗掉外來的H+離子，直到建立起新平衡，而溶液的pH保持基本不變。H++Ac-

HAc當(dāng)加入少量強(qiáng)堿時,HAc解離直到建立新平衡，補(bǔ)充消耗的H3O+離子,而溶液pH保持基本不變。OH-+H3O+

2H2O共軛堿稱為抗酸成分，共軛酸稱為抗堿成分。第六頁，共三十頁，編輯于2023年，星期二§4.1緩沖溶液基本概念§4.1.2緩沖溶液的組成由足夠濃度的共軛酸堿對的兩種物質(zhì)組成。組成緩沖溶液的共軛酸堿對的兩種物質(zhì)合稱為緩沖系(buffersystem)或緩沖對(bufferpair)。第七頁，共三十頁，編輯于2023年，星期二§4.1緩沖溶液基本概念常見的緩沖系

第八頁，共三十頁，編輯于2023年，星期二§4.2緩沖溶液pH的計(jì)算§4.2.1Henderson—Hasselbalch方程以HB代表弱酸，并與NaB組成緩沖溶液。第九頁，共三十頁，編輯于2023年，星期二§4.2緩沖溶液pH的計(jì)算HB在溶液中只少部分解離，且因B-的同離子效應(yīng)，使HB幾乎完全以分子狀態(tài)存在。所以由于c=n/V，所以第十頁，共三十頁，編輯于2023年，星期二§4.2緩沖溶液pH的計(jì)算討論(1)緩沖溶液的pH首先取決于pKa。(2)對于給定的緩沖系，其pH隨著緩沖比[B-]/[HB]的改變而改變。當(dāng)緩沖比等于l時，pH等于pKa。(3)溶液加水稀釋時，緩沖比基本不變，所以pH基本不變。但稀釋會引起溶液離子強(qiáng)度改變，使HB和B-的活度因子受到不同程度的影響，緩沖溶液的pH會有微小的改變。

第十一頁，共三十頁，編輯于2023年，星期二§4.2緩沖溶液pH的計(jì)算例混合20mL0.10mol·L-1的H3PO4與30mL0.10mol·L-1的NaOH，計(jì)算所得緩沖溶液的pH。已知：pKa1=2.16，pKa2=7.21，pKa3=12.32。解第十二頁，共三十頁，編輯于2023年，星期二§4.3緩沖容量§4.3.1緩沖容量緩沖溶液的緩沖能力有一定限度。用緩沖容量β作為衡量緩沖能力大小的尺度。定義為單位體積緩沖溶液的pH發(fā)生一定變化時所能抵抗的外加一元強(qiáng)酸或強(qiáng)堿的物質(zhì)的量。第十三頁，共三十頁，編輯于2023年，星期二§4.3緩沖容量§4.3.2影響緩沖容量的因素第十四頁，共三十頁，編輯于2023年，星期二§4.3緩沖容量1.總濃度c總＝[HB]+[B-]的影響：對于同一緩沖系，當(dāng)緩沖比一定時，總濃度愈大，緩沖容量愈大。2.緩沖比的影響:

（1）對于同一緩沖系：當(dāng)總濃度一定時，緩沖比愈接近1，緩沖容量愈大；緩沖比愈遠(yuǎn)離1，緩沖容量愈小。緩沖比等于1時，緩沖系有最大緩沖容量。

第十五頁，共三十頁，編輯于2023年，星期二§4.3緩沖容量緩沖比1∶1時，緩沖容量最大第十六頁，共三十頁，編輯于2023年，星期二§4.3緩沖容量（2）緩沖范圍把緩沖溶液pH=pKa±1變化范圍稱為緩沖范圍。第十七頁，共三十頁，編輯于2023年，星期二§4.3緩沖容量β與pH的關(guān)系（2）0.1mol·L-1HAc+NaOH（3）0.2mol·L-1HAc+NaOH（4）0.05mol·L-1KH2PO4+NaOH（5）0.05mol·L-1H2BO3+NaOH第十八頁，共三十頁，編輯于2023年，星期二討論1）在pH=pKa時，緩沖容量達(dá)到最大。2）同一緩沖系，總濃度越大，βmax越大。3）不同緩沖系，總濃度相同，βmax相同。4）緩沖容量以βmax為中心呈鐘形對稱?！?.3緩沖容量第十九頁，共三十頁，編輯于2023年，星期二§4.3緩沖容量例將0.20mol·L-1HB溶液和0.20mol·L-1B-溶液

以9:1的體積比混合，計(jì)算緩沖系的緩沖容量。解：當(dāng)V(HB):V(B-)=9:1時第二十頁，共三十頁，編輯于2023年，星期二§4.4緩沖溶液的配制§4.4.1配制方法1.配制原則或程序（1）選擇合適的緩沖系：pH在pKa±1緩沖范圍內(nèi)并盡量接近弱酸pKa。緩沖系的物質(zhì)必須對主反應(yīng)無干擾。（2）配制的緩沖溶液的總濃度要適當(dāng)：一般總濃度0.05mol·L-1～0.2mol·L-1。（3）根據(jù)Henderson-Hasselbalch方程計(jì)算所需量。（4）配制：根據(jù)計(jì)算量配制（5）校正：在pH計(jì)監(jiān)控下，對所配緩沖液的pH校正。第二十一頁，共三十頁，編輯于2023年，星期二§4.4緩沖溶液的配制2．配制：（1）用同濃度弱酸及共軛堿配制。根據(jù)n=cV，若混合前儲備液的c(B-)=c(HB)配制緩沖液時,所取體積分別為V(B-)、V(HB)，則第二十二頁，共三十頁，編輯于2023年，星期二§4.4緩沖溶液的配制（2）用酸堿反應(yīng)生成物與剩余反應(yīng)物配制。在實(shí)際應(yīng)用中，還采用酸堿反應(yīng)的生成物與剩余的反應(yīng)物組成緩沖系。弱酸（過量）+強(qiáng)堿弱堿（過量）+強(qiáng)酸優(yōu)點(diǎn)：HCl和NaOH溶液常備試劑，容易獲得。通常緩沖溶液的pH需要在pH計(jì)監(jiān)控下調(diào)整，滴加強(qiáng)堿/酸易于操作。第二十三頁，共三十頁，編輯于2023年，星期二§4.4緩沖溶液的配制§4.4.2常用緩沖溶液1.標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液性質(zhì)穩(wěn)定，有一定的緩沖容量和抗稀釋能力，用來校準(zhǔn)pH計(jì)。第二十四頁，共三十頁，編輯于2023年，星期二§4.4緩沖溶液的配制§4.4.2常用緩沖溶液2.常用緩沖溶液第二十五頁，共三十頁，編輯于2023年，星期二§4.5緩沖溶液在醫(yī)學(xué)中的意義血漿中：H2CO3-HCO3-H2PO4--HPO42-HnP-Hn-1P-紅細(xì)胞中：H2b-Hb-(血紅蛋白)H2bO2-HbO2-(氧合血紅蛋白)H2CO3-HCO3-H2PO4--HPO42-第二十六頁，共三十頁，編輯于2023年，星期二§4.5緩沖溶液在醫(yī)學(xué)中的意義正常情況下，[HCO3-]與[CO2]溶解的比率為24mmol·L-1比1.2mmol·L-1，即20/1。37℃時，若血漿中離子強(qiáng)度為0.16，經(jīng)校正后，pKa′=pKa1=6.10，pH＝6.10+lg＝7.40第二十七頁，共三十頁，編輯于2023年，星期二§4.5緩沖溶液在醫(yī)學(xué)中的意義在這些緩沖系中，碳酸緩沖系H2CO3-HCO3-的濃度最高，在維持血液pH的正常范圍中發(fā)揮的作用最重要。碳酸緩沖系來源于呼吸作用的二氧化碳溶于血液生成的碳酸，與其離解產(chǎn)生的碳酸氫根離子，以及血液中貯存的碳酸氫根離子達(dá)成平衡：第二十八頁，共三十頁，編輯于2023年，星期二§4.5緩沖溶液在醫(yī)學(xué)中的意義當(dāng)體內(nèi)酸性物質(zhì)增加,HCO3-與H3O+結(jié)合，平衡左移；體內(nèi)堿性物質(zhì)增加時，H3O+結(jié)合OH-，H2CO3(CO2溶解)解離，平衡右移，pH沒有明顯改變。HCO3-在一定程度上可以代表血漿