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药用基础化学/缓冲溶液
缓冲容量与缓冲溶液的配制
缓冲容量与缓冲溶液的配制
1.缓冲容量
（1）缓冲容量的概念：缓冲容量在数值上等于使单位体积缓冲溶液的pH改变1个单位时，所需外加一元强酸或一元强碱的物质的量。
缓冲容量能定量表示缓冲溶液的缓冲能力大小。
β愈大，缓冲能力越强
B
A
0.02 mmolNaOH
0.05 mmolNaOH
pH改变1个单位
对于同一缓冲对组成的缓冲溶液，当缓冲比一定时，缓冲溶液的总浓度越大，溶液中抗酸成分、抗碱成分越多，缓冲容量越大。
缓冲溶液总浓度（ca+cb） 缓冲比（cb/ca）
对于同一缓冲对组成的缓冲溶液，当缓冲溶液的总浓度一定时，缓冲比越接近1，缓冲容量越大；缓冲比等于1时，缓冲容量最大。
（2）影响缓冲容量的因素
1.缓冲容量
缓冲容量与缓冲溶液的配制
（3）缓冲范围
缓冲比大于10:1或小于1:10，缓冲溶液失去缓冲能力。
缓冲范围：
pH＝pKa±1
缓冲对 pKa
HAc – Ac- 4.75
H2CO3–HCO3- 6.1
NH3 – NH4+ 9.25
H2PO4- – HPO42- 7.2
HCO3- – CO32- 10.3
如HAc-Ac 的缓冲范围为3.75~5.75。
1.缓冲容量

2.缓冲溶液的配制
（1） 选择适当的缓冲体系
pH在pKa±1范围内，pH接近pKa
（2）要有适当的总浓度
0.05～0.2mol·L－1
（3）计算所需的共轭酸，共轭碱的量
（4）配制
缓冲容量与缓冲溶液的配制
例题：
已知:pKa(HAc)=4.75, pKb(NH3)=4.75, pKa(H2PO4-)=7.21
若配制pH= 9 的缓冲溶液，选择下面哪个缓冲对最好？
A. HAc-NaAc
B. NH3-NH4Cl
C. NaH2PO4 -Na2HPO4
B 最好
∵ pKNH4+ =14.00－4.75 = 9.25
如何配制pH为10的缓冲液300ml ？
∵HCO3 的pKa=10.3 与pH值10接近
∴选用NaHCO3–Na2CO3 缓冲对
解：
设需NaHCO3 Va ml，则需Na2CO3 Vb=300－Va ml
配制：将100ml 0.10mol/L/ Na2CO3和200ml 0.10mol/L NaHCO3混合就可配成300ml pH值为10的缓冲液。
Va = 200ml
Vb = 100ml
选用0.10 mol/L的 NaHCO3 和 Na2CO3溶液来配制。
举例：

药用基础化学/缓冲溶液
缓冲溶液pH的计算
缓冲溶液pH的计算
缓冲比
结论：
缓冲溶液的pH主要取决于缓冲系中弱酸的pKa，其次取决于缓冲比。
一定温度下，缓冲溶液适当稀释时，溶液的pH基本不变。
缓冲比等于1时，pH＝pKa
用0.10mol·L-1 HAc和0.10mol·L-1 NaAc 溶液等体积混合配制缓冲溶液中, 求此缓冲溶液的pH值。（已知HAc的pKa=4.75）
解：该缓冲溶液中含有HAc-NaAc缓冲对
CHAc = 0.10/2=0.05mol·L-1
CNaAc = 0.10/2=0.05 mol·L-1
举例
举例
将100mL 0.10mol·L-1 NaOH与300mL 0.10mol·L-1 HAc溶液混合，求此混合液的pH。 （已知HAc的pKa=4.75）
解： NaOH与HAc溶液混合，将发生如下反应
NaOH + HAc NaAc + H2O
药用基础化学/缓冲溶液
缓冲溶液在医学上的意义
人体血液正常pH值在7.35~7.45之间，血液的pH＜7.35时发生酸中毒;当血液的pH＞7.45时发生碱中毒 。
血浆中：H2CO3-HCO3 、H2PO4 -HPO42 、
HnP(血浆蛋白)-Hn-1P ；
其中H2CO3—HCO3 缓冲系在血液中浓度最高，缓冲能力最强，维持血液正常pH值也最重要。
红细胞中：H2b(血红蛋白)-Hb 、H2bO2(氧合血红蛋白)-HbO2 、H2CO3-HCO3 、H2PO4 -HPO42 。
缓冲溶液在医学上的意义
1. 血液中的缓冲体系
血浆中H2CO3 - NaHCO3的缓冲原理
肾
肺
CO2 + H2O
H2CO3 + H2O H3O+ + HCO3
抗酸成分：缓冲对中的共轭碱，HCO3
抗碱成分：缓冲对中的共轭酸， H2CO3
2. 缓冲体系的调节作用
缓冲溶液在医学上的意义
6.10
正常人血浆中
[H2CO3] = 0.0012mol/L，[HCO3 ] = 0.024 mol/L
缓冲溶液在医学上的意义
pH
pH
药用基础化学/缓冲溶液
缓冲溶液的组成和缓冲作用
滴加1ml 1mol·L-1HCl
滴加1ml 1mol·L-1NaOH
缓冲溶液的组成和缓冲作用
100mL HCl pH = 5.00
100mL 醋酸和醋酸钠溶液 pH=5.00
缓冲溶液的组成和缓冲作用
滴加1ml 1mol·L-1HCl
滴加1ml 1mol·L-1NaOH
100 mL HCl
pH = 5.00
滴加1ml 1mol·L-1HCl
pH=2.00
滴加1ml 1mol · L-1NaOH
pH=12.00
100 mL
HAc ~ NaAc
pH = 5.00
滴加1ml 1mol·L-1HCl
pH=5.02
滴加1ml 1mol · L-1NaOH
pH=4.98
滴加少量强酸、强碱后pH变化很大
滴加少量强酸、强碱pH几乎不变
缓冲溶液的组成和缓冲作用
缓冲溶液：能够抵抗外来少量强酸、强碱或稀释而保持溶液pH基本不变的溶液。
缓冲作用：缓冲溶液的抗酸、抗碱作用。
“少量” “基本不变”说明缓冲作用有限度
1.缓冲溶液及缓冲作用的概念
缓冲溶液中存在两种有效成分，抗酸成分和抗碱成分，通常将这两种成分称为缓冲对或缓冲系，常见的缓冲对有两类：
（1） 弱酸及其对应的共轭碱组成的缓冲液
HAc–Ac-, H2CO3–NaHCO3, H3PO4–NaH2PO4 ,
（2） 弱碱及其对应的共轭酸组成的缓冲液
NH3 – NH4+, NaHCO3 – Na2CO3
2.缓冲溶液的组成
缓冲对是一对共轭弱碱对，其中共轭酸是抗碱成分，共轭碱是抗酸成分
缓冲溶液的组成和缓冲作用
大量
大量
少量
3.缓冲作用原理
现以HAc – NaAc组成的缓冲溶液为例来说明：
缓冲溶液的组成和缓冲作用


H+ + Ac- HAc
（1）抗酸作用
平衡向左移动
少量H+
缓冲对中大量的共轭碱发挥抵抗外加的强酸的作用,故称为缓冲溶液的抗酸成分。
抗酸成分
HAc H+ + Ac-
大量
3.缓冲作用原理
H+ + OH- H2O
（2）抗碱作用：
HAc + OH- H2O + Ac-
缓冲对中的共轭酸发挥抵抗外加的强碱的作用,故称为缓冲溶液的抗碱成分。
抗碱成分
少量OH-
平衡向右移动
HAc H+ + Ac-
大量
3.缓冲作用原理
结论：
缓冲溶液中含有足够量的共轭酸、共轭碱，并存在着质子转移平衡，故能抵抗外加的少量强酸、强碱或稀释，使溶液pH基本保持不变。
3.缓冲作用原理

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