CH4緩沖溶液課件

1、CH4緩沖溶液第四章CH4緩沖溶液第一節(jié)CH4緩沖溶液一、緩沖溶液、緩沖作用一、緩沖溶液、緩沖作用H H2 2O O0.01mol0.01molpHpH7.007.00pHpH2.002.00HClHClpHpH-5-5 實驗一實驗一 1LCH4緩沖溶液H H2 2O O0.01mol0.01molpHpH7.007.00pHpH2.002.00HClHClpHpH-5-5 實驗一實驗一 HAc+NaAcHAc+NaAc(0.1molL(0.1molL-1-1) )pHpH4.754.75pHpH4.664.66HClHCl0.01mol0.01molpHpH-0.09-0.09具有抗酸作用具

2、有抗酸作用緩沖溶液及緩沖機制緩沖溶液及緩沖機制CH4緩沖溶液H H2 2O O0.010.01molmolpHpH7.007.00pHpH12.0012.00NaOHNaOHpHpH5 5 實驗二實驗二 緩沖溶液及緩沖機制緩沖溶液及緩沖機制CH4緩沖溶液H H2 2O O0.010.01molmolpHpH7.007.00pHpH12.0012.00NaOHNaOHpHpH5 5 實驗二實驗二 HAc+NaAcHAc+NaAc(0.1molL(0.1molL-1-1) )pHpH4.754.75pHpH4.844.84NaOHNaOH0.010.01molmolpHpH0.090.09具有抗堿

3、作用具有抗堿作用1L緩沖溶液及緩沖機制緩沖溶液及緩沖機制CH4緩沖溶液緩沖作用緩沖作用在加入少量的強酸、在加入少量的強酸、 強堿或稍加稀釋后仍能保持其強堿或稍加稀釋后仍能保持其pHpH值值 基本不變的作用。基本不變的作用。緩沖溶液緩沖溶液具有緩沖作用的溶液。具有緩沖作用的溶液。緩沖溶液及緩沖機制緩沖溶液及緩沖機制CH4緩沖溶液緩沖液的緩沖液的特點特點是其是其pH值不易受外界影響而值不易受外界影響而發(fā)生明顯改變，即溶液發(fā)生明顯改變，即溶液pH值比較穩(wěn)定值比較穩(wěn)定。緩沖液的緩沖液的pH值比較恒定的特點在醫(yī)學(xué)上有值比較恒定的特點在醫(yī)學(xué)上有著廣泛的應(yīng)用。著廣泛的應(yīng)用。 CH4緩沖溶液緩沖溶液由緩沖溶液

4、由 HB B- 組成組成組成條件：組成條件： HB與與B- 為共軛酸堿對為共軛酸堿對且存在質(zhì)子轉(zhuǎn)移平衡且存在質(zhì)子轉(zhuǎn)移平衡 二者有足夠的濃度二者有足夠的濃度例：(1) 0.1 molL-1 HAc(2) 0.1 molL-1 NaAc(3) 0.1molL-1 HAc+ 0.1molL-1 NaAcHBAc-B-二、緩沖系的組成二、緩沖系的組成緩沖溶液及緩沖機制緩沖溶液及緩沖機制CH4緩沖溶液緩沖溶液由緩沖溶液由 HB B- 組成組成組成條件：組成條件： HB與與B為共軛酸堿對為共軛酸堿對且存在質(zhì)子轉(zhuǎn)移平衡且存在質(zhì)子轉(zhuǎn)移平衡 二者有足夠的濃度二者有足夠的濃度一、緩沖系的組成一、緩沖系的組成緩沖溶

5、液及緩沖機制緩沖溶液及緩沖機制HB B稱為緩沖系（或緩沖對）稱為緩沖系（或緩沖對）CH4緩沖溶液常見緩沖系（共軛酸堿對）常見緩沖系（共軛酸堿對） 緩沖系緩沖系 pKa H3PO4 NaH2PO4 HAc NaAc H2CO3 NaHCO3 NaH2PO4 Na2HPO4 NH4Cl NH3CH3NH3+Cl CH3NH2 Na2HPO4 Na3PO42.124.756.377.219.2510.712.67共軛酸共軛酸共軛堿共軛堿緩沖溶液及緩沖機制緩沖溶液及緩沖機制CH4緩沖溶液三、緩沖作用機制三、緩沖作用機制HAcHAcNaAcNaAc的緩沖機制的緩沖機制CH4緩沖溶液HAcHAcNaAcN

6、aAc的緩沖機制的緩沖機制HAc + H2O H3O+ + Ac- -CH4緩沖溶液緩沖作用機制HAcHAcNaAcNaAc的緩沖機制的緩沖機制HAc + H2O H3O+ + Ac- -NaAc Na+ + Ac- -pHH+基本不變基本不變CH4緩沖溶液緩沖作用機制HAcHAcNaAcNaAc的緩沖機制的緩沖機制HAc + H2O H3O+ + Ac- -NaAc Na+ + Ac- -pHOH - -基本不變基本不變+ H2OCH4緩沖溶液緩沖作用機制HAcHAcNaAcNaAc的緩沖機制的緩沖機制HAc + H2O H3O+ + Ac- -pH 基本不變基本不變OH - -H+ +抗抗

7、堿堿成分成分抗抗酸酸成分成分CH4緩沖溶液問題：問題：血液中存在多種緩沖對：血液中存在多種緩沖對： H2CO3 HCO3- ,H2PO4-_HPO42-，HnP-Hn-1P-，其中以，其中以 H2CO3-HCO3- 最重要，試以其為例，說明血液具備緩最重要，試以其為例，說明血液具備緩沖作用的原因。（血液正常沖作用的原因。（血液正常pH值值7.40.05，若，若pH7.45堿中毒）堿中毒）CH4緩沖溶液CH4緩沖溶液HB + H2O H3O+ + B- -MB M+ + B- -H3O+ KaHBB- -lg-lgpH pKa + lg HB B- -平衡濃度平衡濃度緩沖溶液緩沖溶液pHpH值的

8、計算值的計算CH4緩沖溶液pH pKa + lg HB B- -（1）pH pKa + lg 共軛酸共軛酸共軛堿共軛堿 此式為計算緩沖溶液pH值的Henderson-Hasselbalch方程式緩沖溶液緩沖溶液pHpH值的計算值的計算CH4緩沖溶液HB + H2O H3O+ + B- -MB M+ + B- -同離子效應(yīng)：同離子效應(yīng)：H3O+很小很小 即：即：HB離解很少離解很少CHBHBCB-B-緩沖溶液緩沖溶液pHpH值的計算值的計算CH4緩沖溶液HB + H2O H3O+ + B- -MB M+ + B- -pH pKa + lg CHBCB- -初始濃度初始濃度(1) pH pKa +

9、 lg HB B- -平衡濃度平衡濃度(2)緩沖溶液緩沖溶液pHpH值的計算值的計算CH4緩沖溶液HB + H2O H3O+ + B- -MB M+ + B- - （2）pH pKa + lg CHBCB- -緩沖溶液緩沖溶液pHpH值的計算值的計算CH4緩沖溶液 （2）pH pKa + lg CHBCB- -同一溶液中：同一溶液中：VHB=VB-VB-VHB （3）pH pKa + lg nHBnB- -緩沖溶液緩沖溶液pHpH值的計算值的計算CH4緩沖溶液（1）pH pKa + lg HBB- （2）pH pKa + lg CHBCB- - （3）pH pKa + lg nHBnB- -混

10、合后混合后的濃度的濃度緩沖溶液緩沖溶液pHpH值的計算值的計算CH4緩沖溶液小結(jié)：小結(jié)： 緩沖溶液是一定濃度的緩沖溶液是一定濃度的 共軛酸和共軛堿的混合液共軛酸和共軛堿的混合液(2) Ka(2) Ka為為共軛酸共軛酸的酸常數(shù)的酸常數(shù)(3) 或或 或或 稱為稱為HBB-CHBCB- -nHBnB- -緩沖比緩沖比緩沖溶液緩沖溶液pHpH值的計算值的計算CH4緩沖溶液討論：（討論：（1）緩沖液）緩沖液pH值取決于值取決于Ka及及 緩緩沖比；沖比； （2）緩沖比）緩沖比B-/HB=1時，時，pH=pKa （3）同一緩沖系溶液，）同一緩沖系溶液，Ka一定，一定，pH值值取決于緩沖比取決于緩沖比 （4）

11、抗稀釋）抗稀釋 （5）抗酸、抗堿？以例說明。）抗酸、抗堿？以例說明。CH4緩沖溶液例例:已知已知H3PO4的的pKa1、pKa2、pKa3H3PO4 H2PO4- HPO42- PO43-H2PO4- HPO42- HPO42-H3PO4H2PO4-H2PO4 HPO42- PO43-Ka1Ka2Ka3pH = pKa1 + lgH2PO4-H3PO4pH = pKa2+ lgHPO42-H2PO4-pH = pKa3 + lgPO43-HPO42-緩沖溶液緩沖溶液pHpH值的計算值的計算CH4緩沖溶液)()(lgpp3322323NaHCOCCONaCKaHCONaNaHCO)()(lg)p

12、p (4334ClNHCNHCKbKwPHNHClNH緩沖溶液緩沖溶液pHpH值的計算值的計算CH4緩沖溶液例：在例：在1L混合液中，含有混合液中，含有0.10molL-1HAc和和0.10molL-1NaAc (HAc:pKa=4.75)(1) 計算混合液的計算混合液的pH值值解解: pH pKa + lg CHBCB- - pH pKa + lg CHAcCAc- -= 4.75 + lg 0.10.10緩沖溶液緩沖溶液pHpH值的計算值的計算CH4緩沖溶液(2) 在此混合液中加入在此混合液中加入0.01molHCl, 溶液的溶液的pH值值=?解解:NaAc + HCl HAc + NaC

13、l0.100.100.010.090.11 pH pKa + lg CHAcCAc- -0.090.114.75-0.094.66例：在例：在1L混合液中，含有混合液中，含有0.10molL-1HAc和和0.10molL-1NaAc (HAc:pKa=4.75)緩沖溶液緩沖溶液pHpH值的計算值的計算CH4緩沖溶液例：在例：在1L混合液中，含有混合液中，含有0.10molL-1HAc和和0.10molL-1NaAc (HAc:pKa=4.75)(3) 在此混合液中加入在此混合液中加入0.01molNaOH, 溶液的溶液的pH值值=?解解:HAc + NaOH NaAc + H2O0.100.1

14、00.010.090.11 pH pKa + lg CHAcCAc- -0.090.114.750.094.84緩沖溶液緩沖溶液pHpH值的計算值的計算CH4緩沖溶液例：在例：在1L混合液中，含有混合液中，含有0.10molL-1HAc和和0.10molL-1NaAc (HAc:pKa=4.75)(3) 此混合液稀釋一倍此混合液稀釋一倍,溶液的溶液的pH值值=?解解: pH pKa + lg CHAcCAc- -0.050.054.7504.75HAc= Ac-= 0.05molL-1緩沖溶液緩沖溶液pHpH值的計算值的計算CH4緩沖溶液第三節(jié)CH4緩沖溶液一、緩沖容量一、緩沖容量 定義：定義

15、： =dnB(b)V dpH 單位：單位： molL-1pH-1 單位體積的緩沖溶液pH改變1時,所需加入一元強酸或一元強堿的量緩沖容量和緩沖范圍緩沖容量和緩沖范圍def，緩沖能力，緩沖能力，緩沖能力，緩沖能力 CH4緩沖溶液與與 C總總成正比成正比緩沖比一定時，緩沖比一定時，總濃度越大，總濃度越大，越越大大= 2.303(HB /C總總)(B /C總總) C總總緩沖比一定時緩沖比一定時,為常數(shù)為常數(shù)二、影響緩沖容量的因素二、影響緩沖容量的因素 1、 與總濃度的關(guān)系與總濃度的關(guān)系C總總 = HB B CH4緩沖溶液2、 與緩沖比的關(guān)系與緩沖比的關(guān)系HBB- 10HBB-1/10值很小值很小HB

16、B-10101值較大值較大值最大值最大HBB-=1緩沖比越接近緩沖比越接近1，緩沖容量越大；，緩沖容量越大；緩沖比等于緩沖比等于1時，有最大緩沖容量。時，有最大緩沖容量。CH4緩沖溶液當110110時緩沖溶液具緩沖作用pH = pKa1 該緩沖系可以配制從該緩沖系可以配制從pH=pKa1到到pH=pKa1的緩沖溶液的緩沖溶液緩沖容量和緩沖范圍緩沖容量和緩沖范圍HBB-緩沖范圍：緩沖范圍：緩沖液能有效發(fā)揮緩沖作用緩沖液能有效發(fā)揮緩沖作用的的pH值范圍值范圍。 理論緩沖范圍理論緩沖范圍CH4緩沖溶液例：例：緩沖對緩沖對pKa緩沖范圍緩沖范圍HAcNaAC4.75H2PO4-HPO42-7.21NH

17、4+NH39.253.755.756.218.218.2510.25緩沖容量和緩沖范圍緩沖容量和緩沖范圍CH4緩沖溶液緩沖比為緩沖比為1時，緩沖容量時，緩沖容量最大最大= 2.303(HB /C總總)(B /C總總) C總總HB /C總總=12B /C總總=12極大極大=2.303C總總=0.576C總總CH4緩沖溶液小結(jié)：小結(jié)： 影響緩沖容量的因素影響緩沖容量的因素 緩沖比一定時，總濃度越大，緩沖比一定時，總濃度越大，越越大大 總濃度一定時，緩沖比越接近總濃度一定時，緩沖比越接近1 ，越大越大 緩沖范圍：緩沖范圍：pH = pKa1CH4緩沖溶液第四節(jié)CH4緩沖溶液一、緩沖溶液的配制方法一、

18、緩沖溶液的配制方法緩沖溶液的配制緩沖溶液的配制選擇合適的選擇合適的 緩沖系：緩沖系：選擇選擇pKa最接近緩沖溶液的最接近緩沖溶液的pH的緩沖系的緩沖系根據(jù)根據(jù)pH = pKa1和緩沖容量原理和緩沖容量原理CH4緩沖溶液例：要配制例：要配制pH=7.00的緩沖的緩沖 溶液溶液應(yīng)選擇哪一種緩沖系應(yīng)選擇哪一種緩沖系?提示提示:在在P56頁表頁表4-1找找 H2CO3NaHCO3NaH2PONa2HPO4緩沖系緩沖系pKa6.357.21可選用可選用緩沖溶液的配制緩沖溶液的配制TrisHClTris7.85CH4緩沖溶液一、緩沖溶液的配制方法一、緩沖溶液的配制方法緩沖溶液的配制緩沖溶液的配制 選擇合適

19、的選擇合適的 緩沖系：緩沖系：選擇緩沖溶液的選擇緩沖溶液的pH最接近最接近pKa的緩沖系的緩沖系 根據(jù)根據(jù)hendersonhenderson方程計算方程計算 n nB B- - 、n nHBHB （ mB- 、mHB ） 總濃度不能太小或太大總濃度不能太小或太大 (0.050.2molL(0.050.2molL-1-1) ) 校正校正(參看參看62頁頁)CH4緩沖溶液例：如何配制例：如何配制1L總濃度為總濃度為0.2 molL-1, pH= 7.00的緩沖溶液。的緩沖溶液。解：解： 查表可選用查表可選用NaH2PO4Na2HPO4： pKa2 = 7.21pH = pKa2 + lgnHPO

20、42-nH2PO4-已知已知7.00 = 7.21nHPO42- nH2PO4-= 0.2二元一次二元一次 方程方程緩沖溶液的配制緩沖溶液的配制CH4緩沖溶液nHPO42-nH2PO4-= 0.0862 mol= 0.114 mol( (Na2HPO4 12.24 12.24克克) )( (NaH2PO413.6813.68克克) ) 稱量二者混合溶解稀釋至稱量二者混合溶解稀釋至1000ml1000ml例：如何配制例：如何配制1L總濃度為總濃度為0.2 molL-1, pH= 7.00的緩沖溶液。的緩沖溶液。緩沖溶液的配制緩沖溶液的配制CH4緩沖溶液緩沖溶液的配制方式:(1) 共軛酸 + 共軛

21、堿如：HAc + NaAc(2) 弱酸 + 強堿 如：HAc +NaOH(3) 弱堿 + 強酸 如：NH3 + HCl(過量過量)(過量過量)緩沖溶液的配制緩沖溶液的配制CH4緩沖溶液固定配方的緩沖溶液固定配方的緩沖溶液課本課本P63P63頁表頁表4 43 3、4 4這些配方考慮了三個影響因數(shù)：這些配方考慮了三個影響因數(shù)：溫度、離子強度和緩沖容量溫度、離子強度和緩沖容量( (醫(yī)學(xué)上還須考慮滲透濃度醫(yī)學(xué)上還須考慮滲透濃度) )緩沖溶液的配制緩沖溶液的配制CH4緩沖溶液二、標準緩沖溶液二、標準緩沖溶液（1）標準緩沖溶液(不需要測定就已知pH值的緩沖溶液)課本課本P64P64頁頁 表表4 45 50

22、.05molL0.05molL-1-1COOHCOOKpH = 4.008 （25）緩沖溶液的配制緩沖溶液的配制鄰苯二甲酸氫鉀CH4緩沖溶液pH = pKa + lg11 4.008COOHCOOKCOOH一元弱酸COOK一元弱堿共軛(1:1)緩沖溶液的配制緩沖溶液的配制用來校準pH計CH4緩沖溶液第四節(jié)CH4緩沖溶液人體血液的人體血液的pH值在值在7.357.45之間之間血液中的緩沖系：NaHCO3H2CO3Na2HPO4NaH2PO4Na-Hn-1PrHnPr 血漿血漿中主要存在著下列緩沖系中主要存在著下列緩沖系血液中的緩沖系 紅細胞紅細胞中主要存在著下列緩沖系：中主要存在著下列緩沖系：NaHCO3H2CO3K2HPO4KH2PO4K-HbH-HbK-HbO2H-HbO2CH4緩沖溶液血漿中血漿中H2CO3NaHCO3的緩沖機制的緩沖機制主要以溶解的主要以溶解的COCO2 2存在存在CO2(溶解溶解) + H2OH2CO3H+ + HCO3- -pH