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缓冲溶液

缓冲溶液. HAc H + + Ac －. 同离子效应. 一定温度下弱酸 HAc 在溶液中存在： 若在此平衡系统中加入 NaAc ，则： 由于体系中被加入了 Ac- ，所以 HAc 的离解平衡向 _____ 移动， HAc 的离解度 _______ 加入强酸 HCl 的情况呢？ 同上. NaAc → Na + + Ac －. 左. 减小. 同离子效应. 向弱电解质溶液中加入具有相同离子 （阳离子或阴离子） 的强电解质后，弱电解质离解度降低的现象

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Presentation Transcript

  1. 缓冲溶液

  2. HAc H++ Ac－ 同离子效应 • 一定温度下弱酸HAc在溶液中存在： • 若在此平衡系统中加入NaAc，则： • 由于体系中被加入了Ac-，所以HAc的离解平衡向_____移动，HAc的离解度_______ • 加入强酸HCl的情况呢？ • 同上 NaAc → Na++ Ac－ 左 减小

  3. 同离子效应 • 向弱电解质溶液中加入具有相同离子（阳离子或阴离子）的强电解质后，弱电解质离解度降低的现象 • 解离平衡发生左移 • 弱酸中H+浓度降低，弱碱中OH-浓度降低

  4. 缓冲溶液

  5. 缓冲溶液 Buffer Solution • 定义：能够抵抗外来少量强酸、强碱或稍加稀释而保持pH基本不变的溶液。 • 缓冲作用：缓冲溶液对强酸、强碱或稀释的抵抗作用 • 原理：同离子效应

  6. HAc + H2O H3O ++ Ac－ 因NaAc的同离子效应 抑制了HAc 的解离 缓冲原理 以HAc~NaAc缓冲体系为例： 体系中存在大量HAc和Ac－

  7. HAc + H2O H3O ++ Ac－ + 外来H+ 平衡移动结果：外来H+被消耗。溶液pH没有明显降低 抗酸缓冲作用 在HAc~NaAc缓冲体系中加入少量强酸时： 平衡移动方向

  8. HAc + H2O Ac－+ H3O + 平衡移动结果：外来OH－被消耗。HAc 解离补充了消耗的H＋，pH没有明显升高 抗碱缓冲作用 在HAc~NaAc缓冲体系中加入少量强碱时：

  9. 缓冲溶液组成 • 弱酸-弱酸盐 • 弱碱-弱碱盐 • 正盐-酸式盐（NaHCO3-Na2CO3） • 多元酸-酸式盐（H2CO3-NaHCO3) • 同一种多元酸的两种酸式盐 • （KH2PO4-K2HPO4）

  10. 下列各组溶液，有缓冲作用的是 A. 0.2 mol·L-1KCl B. 0.02 mol·L-1 NH3·H2O C. 0.2 mol·L-1 NaH2PO4和0.2 mol·L-1 Na2HPO4 D. 0.01 mol·L-1HAc和0.2 mol·L-1HCl C • 下列各组溶液，是否有缓冲作用？ • 0.1 mol·L-1HAc 20mL • 0.1 mol·L-1HAc 20mL + 0.1 mol·L-1NaOH 20mL • C. 0.1 mol·L-1HAc 20mL + 0.1 mol·L-1NaOH 10mL C HAc+ NaOH NaAc + H2O

  11. 缓冲溶液pH的计算 • 由一元弱酸HA和相应的盐MA组成缓冲溶液，其中酸和盐的浓度分别为c(酸)和c(盐)，则该溶液的pH为？ • 计算一元弱酸及其盐组成的缓冲溶液的通式

  12. 缓冲溶液pH的计算 • 同理，由一元弱碱BOH和相应的盐BM组成缓冲溶液，其中碱和盐的浓度分别为c(碱)和c(盐)，则该溶液的pH为 • 不要求推导和具体计算

  13. 缓冲溶液的特性 • 缓冲溶液本身的pH主要取决于弱酸或弱碱的离解常数 • 温度对离解常数有影响，故也对缓冲溶液的pH有影响 • 缓冲溶液的浓度越大，加入少量酸碱后，其c(酸)/c(盐) 【或c(碱)/c(盐)】的变化小，pH变化也就越小 • c(酸)/c(盐) 【或c(碱)/c(盐)】接近1时缓冲能力最大，0.1< c(酸)/c(盐)<10时也有缓冲能力

  14. 缓冲溶液的特性 • 只有外加酸碱的量与缓冲对的量相比较小时，才有缓冲作用 • 只能在Kaθ±1的范围内发挥作用 • 在一定范围内加水稀释时，由于缓冲比不变，缓冲溶液pH值计算结果不变，实际pH值有微小改变。 • 稀释过度，缓冲系物质的浓度不足，溶液丧失缓冲能力。

  15. 缓冲溶液的配制 配制原则 • 选择合适的缓冲系： • pH位于缓冲范围内（pKa±1）； • 不干扰主反应(无沉淀、配合等副反应)； • 医用缓冲体系：无毒、对热稳定、对酶稳定、能透过生物膜等。

  16. 有较好的缓冲能力： pKa –lg{c(酸)/c(盐)}→ pH 使缓冲体系有较大的缓冲容量。 • 浓度合适： • 总浓度过低 →→ 缓冲容量过小； • 总浓度过高 →→ 渗透压过大。 生物医学上多用0.05～0.2 mol·L–1

  17. 配制步骤 • 根据配制原则选择合适的缓冲系： • 计算所需弱酸等的用量或体积： ☆ 为配制方便常选用同浓度的弱酸和相应的盐溶液等体积混合 • 校正：pH计监测下，加强酸/强碱以校正。

  18. 例1． 欲配制pH = 5.0的缓冲溶液 首先找出与溶液所需控制的pH值相近的pK值的弱酸或弱碱 应选择体系NaAc - HAc体系，pKa = 4.76 例2．欲配制pH = 9.0的缓冲溶液 应选择NH3-NH4Cl体系，pKb= 4.75，pKa = 9.25

  19. 常见缓冲系

  20. 常见缓冲系

  21. 学习缓冲溶液的意义 • 科学研究、工业生产等许多情况下需要控制反应体系的pH值范围。 • 人体内的各种体液都具有一定的pH值范围，如正常人血液的pH值范围为7.35～7.45 。 • 细胞正常生理环境、生物体内酶催化反应等需要稳定的pH值环境。

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