第四章-缓冲溶液ppt课件.ppt

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1、我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物1第四章第四章 缓冲溶液缓冲溶液Buffer Solution我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物2第一节第一节 缓冲溶液及缓冲机制缓冲溶液及缓冲机制我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物3缓冲溶液示意图缓冲溶液示意图1LAdd 2.0 mL 10 M HCl1L1

2、.810-5M HCl0.1M HAc+0.1MNaAcpH=4.74pH=4.740.02M HClpH=1.70.12M HAc+0.08MNaAcpH=4.56我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物4一、缓冲溶液的概念及其作用机制一、缓冲溶液的概念及其作用机制: 加入少量强酸、强碱或稍加稀释加入少量强酸、强碱或稍加稀释后，后， 保持其保持其pH值基本不变的溶液。值基本不变的溶液。 n缓冲作用：缓冲溶液对强酸、强碱或稀缓冲作用：缓冲溶液对强酸、强碱或稀释的抵抗作用。释的抵抗作用。我吓了一跳，蝎

3、子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物5 科学研究、工业生产等许多情况下需要科学研究、工业生产等许多情况下需要控制反应体系的控制反应体系的pH值范围。值范围。人体内的各种体液都具有一定的人体内的各种体液都具有一定的pH值范值范围，如正常人血液的围，如正常人血液的pH值范围为值范围为7.357.45 。细胞正常生理环境、生物体内酶催化反细胞正常生理环境、生物体内酶催化反应等需要稳定的应等需要稳定的pH值环境。值环境。我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证

4、实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物6缓冲机制缓冲机制以以HAcNaAc缓冲体系为例：缓冲体系为例：HAc + H2O H3O + + + Ac 因因NaAc的同离子效应的同离子效应抑制了抑制了HAc 的解离的解离体系中存在大量体系中存在大量HAc和和Ac我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物7在在HAcNaAc缓冲体系中加入少量强酸时：缓冲体系中加入少量强酸时：HAc + H2O H3O + + + Ac + 外来外来H+平衡移动方向平衡移动方向 平衡移动结果：平衡移动结果：外来外来H+被消耗

5、。溶液被消耗。溶液pH没有明没有明显降低显降低 抗酸缓冲作用抗酸缓冲作用我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物8在在HAcNaAc缓冲体系中加入少量强碱时：缓冲体系中加入少量强碱时： 平衡移动结果：平衡移动结果：外来外来OH被消耗。被消耗。HAc 解离补充了解离补充了消耗的消耗的H，pH没有明显升高没有明显升高 抗碱缓冲作用抗碱缓冲作用HAc + H2O Ac + H3O + +我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里

6、边有一个活的生物9缓冲溶液的缓冲作用机制：缓冲溶液的缓冲作用机制： 实质是通过共轭酸碱对之间的质子转实质是通过共轭酸碱对之间的质子转移，消耗外来的酸和碱。即质子转移平衡移，消耗外来的酸和碱。即质子转移平衡的移动。的移动。 前提：足量的抗酸、抗碱成分共存。前提：足量的抗酸、抗碱成分共存。 弱酸弱酸( (共轭酸共轭酸) ) 共轭碱（弱碱）共轭碱（弱碱） ( (抗碱成分抗碱成分) () (抗酸成分抗酸成分) )我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物10二、缓冲溶液的组成二、缓冲溶液的组成缓冲溶液组成：缓

7、冲溶液组成： 弱酸及其共轭碱；弱酸及其共轭碱； 弱碱及其共轭酸。弱碱及其共轭酸。共轭酸碱对共轭酸碱对n缓冲系缓冲系(buffer system)、缓冲对、缓冲对(buffer pair)：组成缓冲溶液共轭酸碱对的两种物质。组成缓冲溶液共轭酸碱对的两种物质。我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物11弱酸弱酸 共轭碱共轭碱 HAc Ac- H2CO3 HCO3- H3PO4 H2PO4- TrisH+ Tris H2C8H4O4 HC8H4O4- NH4+ NH3 CH3NH3+ CH3NH2 H2P

8、O4- HPO42- HPO42- PO43- 表表4-1 常见的缓冲体系常见的缓冲体系我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物12第二节第二节 缓冲溶液缓冲溶液 pH 的计算的计算HB + H2O H3O+ + B-+ B-NaB Na+BHBOHHBBOHa33a有：有： KK弱酸（弱酸（HB）和共轭碱（）和共轭碱（B）组成的缓冲溶液：）组成的缓冲溶液：一、缓冲溶液一、缓冲溶液pH近似计算公式近似计算公式 我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到

9、愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物13将上式两边取负对数，可得：将上式两边取负对数，可得：lgpHBBlgppHaa共轭酸共轭酸共轭碱共轭碱 KKHenderson - Hasselbalch方程式方程式亨德森亨德森-哈塞巴赫方程式哈塞巴赫方程式 缓冲比缓冲比BHBOHa3K我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物14-aHBBlgpKpHHBBacclgpK-同离子效应同离子效应HBBannlgpK-物质的量来表示物质的量来表示我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样

10、一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物15 缓冲溶液缓冲溶液pH值取决于共轭酸的值取决于共轭酸的pKa和和缓冲比缓冲比。2. 同一缓冲体系的缓冲溶液，其同一缓冲体系的缓冲溶液，其pH值随着缓值随着缓冲比的改变而改变；当缓冲比冲比的改变而改变；当缓冲比1时，时， pH pKa。3. 温度影响温度影响pKa，故影响缓冲溶液的，故影响缓冲溶液的pH。注意：注意：-aHBBlgpKpH我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物16 在一定范围内加水稀释时，由于缓冲比在一

11、定范围内加水稀释时，由于缓冲比不变，缓冲溶液不变，缓冲溶液pH值计算结果不变。值计算结果不变。稀释过度，缓冲系物质的浓度不足，溶稀释过度，缓冲系物质的浓度不足，溶液丧失缓冲能力。液丧失缓冲能力。缓冲溶液加水稀释时，实际缓冲溶液加水稀释时，实际pH值有微小值有微小改变（活度因子改变）。改变（活度因子改变）。 4. 溶液溶液pH值与缓冲对浓度的关系：值与缓冲对浓度的关系：-aHBBlgpKpH我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物17稀释值n 缓冲溶液缓冲溶液pH随溶液稀释的改变可用随溶液稀释的改变可

12、用稀释稀释值值表示，符号：表示，符号：pH1/2。cc(pH)(pH)pH2/1/2 pHc：浓度为：浓度为 c 的缓冲溶液的的缓冲溶液的pH值。值。pHc/2：浓度为：浓度为 c 的缓冲溶液加入等体积纯水的缓冲溶液加入等体积纯水 稀释后的稀释后的pH值。值。pH1/20：稀释后稀释后pH值增大。值增大。pH1/2 0：稀释后稀释后pH值减小。值减小。我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物18解解 : 缓冲体系为缓冲体系为NH4+ NH3 , pKa(NH4+) = 14 pKb = 9.25 p

13、H = pKa + lg n(NH3) / n(NH4+) = 9.25 + lg (0.10 20) / (0.20 15) = 9.25 0.17 = 9.08 例例4-1 计算计算0.10 molL-1 NH3 20 mL和和0.20 molL-1 NH4Cl 15 mL混合溶液的混合溶液的pH值。值。 pKb(NH3) = 4.75 -aHBBlgpKpH我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物19解解： （1）缓冲对为）缓冲对为H2PO4 HPO42 例例4-2 pH接近于接近于7.0的磷

14、酸盐缓冲溶液常用来的磷酸盐缓冲溶液常用来培养酶，某种酶仅能存活在培养酶，某种酶仅能存活在pH为为6.907.15的培养液中。求含有的培养液中。求含有0.225 molL-1 HPO42-和和0.330 molL-1 H2PO4-的溶液的的溶液的pH。若在。若在250 mL该溶液中分别加入该溶液中分别加入0.20 g及及0.40 gNaOH固固体，酶会分解吗？体，酶会分解吗？7.040.3300.225lg7.21)PO(H)(HPOlgppH4224a2ccK我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物

15、20（2）加入的）加入的NaOH为为0.20 g 时：时：由于由于OH的加入，引起缓冲成分浓度的改变：的加入，引起缓冲成分浓度的改变： 加入加入0.20 g NaOH，酶能稳定存在。，酶能稳定存在。0.005molmolg0.20g/40.011L0.020mol.25L0.005mol/0)(OHc11421124L0.310molL0.020)mol(0.330)PO(HL0.245molL0.020)mol(0.225)(HPOcc7.110.3100.245lg7.21)PO(H)(HPOlgppH4224a2ccK我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世

16、界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物21（3）加入的）加入的NaOH为为0.40 g 时：时：由于由于OH的加入，引起缓冲成分浓度的改变：的加入，引起缓冲成分浓度的改变： 加入加入0.40 g NaOH，酶会分解。，酶会分解。0.010molmolg0.40g/40.011L0.040mol.25L0.010mol/0)(OHc11421124L0.290molL0.040)mol(0.330)PO(HL0.265molL0.040)mol(0.225)(HPOcc7.170.2900.265lg7.21)PO(H)(HPOlgppH4224a2ccK我吓了一跳，

17、蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物22 例例. 弱酸弱酸(HB, Ca molL-1) +共轭碱共轭碱(NaB, Cb molL-1) 组成的缓冲溶液的组成的缓冲溶液的pH。补充：缓冲溶液补充：缓冲溶液pH的计算（的计算（不要求掌握不要求掌握）HB + H2O H3O+ + B-+ B-NaB Na+BHBOHHBBOHa33a KK有：我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物23v电荷平衡：电荷平衡：Na+

18、+ H+ = OH- + B- （1）v物料平衡：物料平衡：Ca + Cb = HB + B- （2）又：又： Cb = Na+ 两式相减可得：两式相减可得： HB = Ca - - H+ + OH- （3）由由(1)直接可得：直接可得： B- = Cb + H+ - - OH- （4）将将(3)(3)、(4)(4)代入上式可得：代入上式可得：BHBHa K我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物24v计算缓冲溶液计算缓冲溶液H+ 的精确式：的精确式：OHHCOHHCAHAHbaaa KKv计算计算

19、H+ 的近似式和最简式：的近似式和最简式：（1）溶液为酸性时，）溶液为酸性时， H+ OH-HCHCHbaa K近似式近似式我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物25（2）溶液为酸性时，）溶液为酸性时， H+ OH- 且且Ca20 H+ ； Cb20 H+ 时：时：baaCCHK abaCClgppH K最简式最简式（3）同理，溶液为碱性时，）同理，溶液为碱性时， OH- H+； 且且Ca20 OH- ； Cb20 OH- 时：时：abaCClgppH K碱碱酸酸最简式最简式OHHCOHHCAHA

20、Hbaaa KK我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物26例例. 计算计算0.20 mol/LNH30.30 mol/L NH4Cl溶溶液的液的pH。（。（pKb4.76）解：解：溶液为碱性，浓度较大，先用最简式计算溶液为碱性，浓度较大，先用最简式计算24. 976. 400.14pppbWa KKK06. 930. 020. 0lg24. 9CClogppH43NHNHa K CNH3 OH- (10-4.94) H+ (10-9.06) 用最简式计算合适。用最简式计算合适。我吓了一跳，蝎子是多

21、么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物27例例. 计算计算0.10 mol/LHAc0.0020 mol/L NaAc溶液的溶液的pH。（。（pKa4.76）解：解：溶液为酸性，浓度较小，先用最简式计算溶液为酸性，浓度较小，先用最简式计算06. 310. 0100 . 2lg76. 4CClogppH3HAcAca K CHAc 100H+ OH- ，但，但CAc-与与H+ 接近接近 用最简式计算不合适。用最简式计算不合适。我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快

22、，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物28改用近似式计算：改用近似式计算：H100 . 2H10. 0108 . 1HCHCH35AcHAca K14Lmol107 . 6H 解方程可得：解方程可得：17. 3pH 我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物29二、缓冲溶液二、缓冲溶液pH计算公式的校正计算公式的校正)HB(HB)B(BlgplgppHaHBBaKaaK )HB()B(lgHBBlgpaK 为校正因数，与为校正因数，与弱酸弱酸的电荷数的电荷数和溶液和溶液离子强度离子强度有关有关)H

23、B()B(lg 我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物30 Iz = +1z = 0z = -1z = -20.01+0.04-0.04-0.13-0.220.05+0.08-0.08-0.25-0.420.10+0.11-0.11-0.32-0.53补表补表. 不同不同 I 和和 z 时缓冲溶液的校正因数时缓冲溶液的校正因数20我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物31解：解：混合液中一部分混合液中

24、一部分HAc与与NaOH作用生此作用生此NaAc，并组成并组成HAcNaAc缓冲系缓冲系 例例4-3 将将0.30 molL-1 HAc溶液溶液10.0 mL与与0.10 molL-1 NaOH溶液溶液10.0 mL混合，求此混合液混合，求此混合液的的pH。已知。已知 pKa(HAc) = 4.75 11Lmol0.1020.010.00.1010.00.30(HAc)Lmol0.05020.010.00.10)(Accc近似计算：近似计算：4.450.100.050lg4.75(HAc)(AclgppHaccK我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是

25、我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物32I = 0.050，z = 0时，查表得校正因数时，查表得校正因数= - 0.08 精确计算：精确计算：050. 0Z21ii 2CI4.370.084.45pH我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物33第三节第三节 缓冲容量和缓冲范围缓冲容量和缓冲范围 nV：缓冲溶液体积，：缓冲溶液体积，L或或mL；ndna(b): 缓冲溶液中加入的微小量一元强酸或缓冲溶液中加入的微小量一元强酸或 一元强碱，一元强碱，mol或或mmol；ndpH为缓冲溶

26、液的为缓冲溶液的pH的改变量；的改变量；n单位：浓度单位：浓度 pH1，实际取浓度单位；，实际取浓度单位；n越大则缓冲能力越强。越大则缓冲能力越强。dpHda(b)Vn 定义：定义：一、缓冲容量一、缓冲容量(buffer capacity) 我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物34例例 10 mL pH为为4.73的缓冲溶液中加入的缓冲溶液中加入0.2 molL-1NaOH 0.15 mL，pH变为变为4.78，求此，求此缓冲溶液的缓冲溶液的。解：解：pH = 4.784.73 = 0.05 V

27、 = 10 mL n = 0.150.2 = 0.03 mmol 1a(b)Lmol06. 005. 0L01. 0mmol03. 0dpHd Vn我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物35二、影响缓冲容量的因素二、影响缓冲容量的因素）（BHBBHBBBHBHB303. 2 总总c/ BHB303. 2 由由的定义式可推导出如下关系：的定义式可推导出如下关系：右边分子、分母同乘以右边分子、分母同乘以 c总总HB+B，可得：，可得：http:/ 21HB/BHB/BHB/B11303. 2 总总cc

28、结论：缓冲容量与缓冲比、缓冲体系总浓结论：缓冲容量与缓冲比、缓冲体系总浓度有关。度有关。对比：对比： pH = pKa + lg 缓冲比既决定缓冲比既决定pH值，又决定缓冲容量！值，又决定缓冲容量！我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物371. c总总 对对的影响的影响 c总总 当缓冲比一定时，当缓冲比一定时，c总总, , 但但2)HB/B1()HB/B(303. 2 总c我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一

29、个活的生物38 2. 缓冲比缓冲比( B- / HB )对对的影响的影响 B- / HB 1或或 0，pH随温度升高而增大随温度升高而增大温度系数温度系数20/1，pH 7.45， 碱中毒碱中毒n缓冲比缓冲比20/1，pH 7.35，酸中毒，酸中毒我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物62 肺的呼吸作用：排出多余的肺的呼吸作用：排出多余的CO2 肾调节：排出过多的肾调节：排出过多的HCO3-肺与肾参与调节肺与肾参与调节H2CO3CO2 +H2O HCO3-肺呼出肺呼出肾肾 尿排出尿排出H+OH-我

30、吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物63本章小结本章小结n缓冲溶液的概念、组成和缓冲作用的机理缓冲溶液的概念、组成和缓冲作用的机理n影响缓冲溶液的因素，影响缓冲溶液的因素，Henderson-Hasselbalch方程式，计算缓冲溶液方程式，计算缓冲溶液pH值值)()(lgpHBBlgppHaa共共轭轭酸酸共共轭轭碱碱ccKK (HB)(Blgp(HB)/)/(BlgppHaannKVnVnK 我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物64n缓冲容量的概念及其影响因素，有关计缓冲容量的概念及其影响因素，有关计算，缓冲范围，配制方式。算，缓冲范围，配制方式。n 血液中的缓冲系和缓冲作用原理，碳酸血液中的缓冲系和缓冲作用原理，碳酸 缓冲系。缓冲系。总HBB303. 2c