1、第五章第五章 酸碱解离平衡酸碱解离平衡 Chapter 5 Aqueous Acid-Base Equilibrium外语词汇：外语词汇：酸碱质子理论酸碱质子理论 proton theory of acid and base 共轭酸碱对共轭酸碱对 conjugate acid-base pair 同离子效应同离子效应 common ion effect 盐效应盐效应 salt effect 缓冲溶液缓冲溶液 buffer solution 缓冲作用缓冲作用 buffer action 缓冲容量缓冲容量 buffer capacity 缓冲范围缓冲范围 buffer effective rang
2、e 第五章第五章 酸碱解离平衡酸碱解离平衡第一节第一节 酸碱理论酸碱理论第二节第二节 水的解离平衡和水溶液的水的解离平衡和水溶液的pH pH 第三节第三节 弱酸弱碱的解离平衡弱酸弱碱的解离平衡 第四节第四节 酸碱溶液酸碱溶液H3O+,OH-离子浓度的计算离子浓度的计算第五节第五节 缓冲溶液缓冲溶液 第一节第一节 酸碱理论酸碱理论 一、酸碱电离理论一、酸碱电离理论 二、酸碱质子理论二、酸碱质子理论 三、酸碱电子理论三、酸碱电子理论 一、酸碱电离理论一、酸碱电离理论1.1.定义定义：凡在水溶液中电离出的阳离子全部是凡在水溶液中电离出的阳离子全部是H H+的化合物是的化合物是酸酸；电离出的阴离子全是
3、；电离出的阴离子全是OHOH-的化合物是的化合物是碱碱。酸碱反应的实质就是酸碱反应的实质就是 H H+与与OHOH-作用生成作用生成H H2 2O O。2.2.优点优点：简便地说明酸碱在水溶液中的反应。简便地说明酸碱在水溶液中的反应。3.3.局限性：局限性：仅限于水溶液中，无法说明非水溶剂中的酸碱性。仅限于水溶液中，无法说明非水溶剂中的酸碱性。（一）酸和碱的定义：（一）酸和碱的定义：酸碱质子理论酸碱质子理论 proton theory of acid and base凡能给出质子的物质都是凡能给出质子的物质都是酸酸凡能接受质子的物质都是凡能接受质子的物质都是碱碱酸酸是质子的给予体是质子的给予体
4、 碱碱是质子的接受体。是质子的接受体。酸酸 H+碱碱二、酸碱质子理论二、酸碱质子理论HB(酸酸)B(碱碱)+H+(质子质子)HCl Cl-+H+HAc Ac-+H+NH4+NH3 +H+H2O OH-+H+H3O+H2O +H+Cu(H2O)42+Cu(H2O)3OH+H+H2CO3 HCO3-+H+HCO3-CO32-+H+共轭酸碱对共轭酸碱对(conjugate acid-base pair)酸与它的共轭碱或碱与它的共轭酸酸与它的共轭碱或碱与它的共轭酸,只差一个只差一个H 质子。质子。如如：HAc与与Ac-是一对是一对共轭酸碱对共轭酸碱对。两性物质两性物质:有些物质既可以作为酸给出质子，又
5、可以作为碱接有些物质既可以作为酸给出质子，又可以作为碱接受质子，这些物质称为两性物质。受质子，这些物质称为两性物质。例如例如:H2O(酸酸)OH-(碱碱)+H+H3O+(酸酸)H2O(碱碱)+H+总结：总结：1.1.酸失去质子后即成为其酸失去质子后即成为其共轭碱，共轭碱，碱得到质子后即碱得到质子后即成为其成为其共轭酸，共轭酸碱对共轭酸，共轭酸碱对只差一个质子。只差一个质子。2.共轭酸碱对中，若酸的酸性越强，其共轭碱的碱性共轭酸碱对中，若酸的酸性越强，其共轭碱的碱性就越弱；若酸的酸性越弱，其共轭碱的碱性就越强。就越弱；若酸的酸性越弱，其共轭碱的碱性就越强。3.酸和碱可以是中性分子，也可以是阳离子
6、或阴离子。酸和碱可以是中性分子，也可以是阳离子或阴离子。4.有些物质既可以作为酸给出质子，又可以作为碱有些物质既可以作为酸给出质子，又可以作为碱接受质子，这些物质称为接受质子，这些物质称为两性物质两性物质。5.在质子理论中没有盐的概念。在质子理论中没有盐的概念。(二）酸碱反应的实质二）酸碱反应的实质HAc+H2O酸酸1 碱碱2H+HCl+NH3 Cl-+NH4+H+方向方向：较强酸较强酸 +较强碱较强碱 =较弱碱较弱碱 +较弱酸较弱酸Ac-+H3O+碱碱1 酸酸2实质实质:两对共轭酸碱对之间的质子传递两对共轭酸碱对之间的质子传递练习：练习：在下列各组分子和离子中，不属于共轭酸碱在下列各组分子和
7、离子中，不属于共轭酸碱关系的是（关系的是（）。）。(A)H2CO3 CO32-(B)HCl Cl-(C)H2O OH-(D)NH4+-NH3A酸碱的电子理论酸碱的电子理论(一一)定义：定义：酸酸：能：能接受电子对接受电子对的物质的物质(电子对接受体电子对接受体)碱碱：能：能给出电子对给出电子对的物质的物质(电子对给予体电子对给予体)(二二)酸碱反应的实质：酸碱反应的实质：酸碱反应的实质是碱提供电子对，与酸形酸碱反应的实质是碱提供电子对，与酸形成配位键而生成成配位键而生成酸碱配合物酸碱配合物的过程。的过程。酸酸 +碱碱 酸碱配合物酸碱配合物第五章第五章 酸碱解离平衡酸碱解离平衡第一节第一节 酸碱
8、理论酸碱理论第二节第二节 水的解离平衡和水溶液的水的解离平衡和水溶液的pHpH 第三节第三节 弱酸弱碱的解离平衡弱酸弱碱的解离平衡 第四节第四节 酸碱溶液酸碱溶液H3O+,OH-离子浓度的计算离子浓度的计算第五节第五节 缓冲溶液缓冲溶液 一、水的解离平衡一、水的解离平衡1.1.质子自递反应质子自递反应：发生在同种分子之间的质子传递发生在同种分子之间的质子传递 反应称为质子自递反应。反应称为质子自递反应。+223H OH O H OOH水的质子自递反应水的质子自递反应，也称水的解离反应，也称水的解离反应在一定温度下，水的解离反应达到平衡时：在一定温度下，水的解离反应达到平衡时：+eq3eqw(H
9、 O)(OH)ccKccKw :水的离子积常数水的离子积常数 水的解离反应是吸热反应，温度升高水的解离反应是吸热反应，温度升高，Kw 随之增大随之增大。+weq3eq(H O)(OH)Kcc通常可简写为：通常可简写为：T/K T/K 151515141.1 102.9 106.8 101.0 10141413132.9 105.5 103.8 105.5 10 当温度在室温附近变化时，当温度在室温附近变化时，变化不变化不大，一般可认为大，一般可认为 。w Kw Kw K14w1.0 10K273283293298313323363373表表5-1 5-1 不同温度下水的离子积常数不同温度下水的
10、离子积常数二、水溶液的二、水溶液的pH（1）不论酸性或碱性水溶液，都同时存在）不论酸性或碱性水溶液，都同时存在H+和和OH-，仅仅是它们的相对含量不同而已。仅仅是它们的相对含量不同而已。（2）水溶液中的酸度或碱度都可以用）水溶液中的酸度或碱度都可以用H+浓度表示。浓度表示。（3）体液中的酸度较低，如血清中）体液中的酸度较低，如血清中 ceq(H3O+)=3.9810-8 molL-1 ln(X)?lg(X)pH 的定义：的定义：对于对于 H3O+浓度较低的溶液，常用浓度较低的溶液，常用 pH 来表示溶液的酸碱性。来表示溶液的酸碱性。pH 的定义的定义为：为：eq3pH lg(H O)cdefl
11、n(X)=2.303 lg(X)水溶液的水溶液的pH pH 的定义为的定义为：同理：同理：pOHeqlg(OH)cdefeq3pH lg(H O)cdefwwplgKKdefpH pOHpKwpH=pOH=7.0溶液呈中性溶液呈中性pH 7.0溶液呈碱性溶液呈碱性H3O+浓度与浓度与 pH 之间有如下关系：之间有如下关系：pHeq3(HO)10c+weq3eq(H O)(OH)Kcc第三节第三节 弱酸、弱碱的解离平衡弱酸、弱碱的解离平衡 一、一元弱酸、弱碱的解离平衡一、一元弱酸、弱碱的解离平衡 二、多元弱酸、弱碱的解离平衡二、多元弱酸、弱碱的解离平衡 三、共轭酸碱三、共轭酸碱 的的Ka 与与
12、Kb 的关系的关系 一元弱酸的一元弱酸的解离平衡解离平衡:+23HA+H OA+H O达到平衡时达到平衡时：KaceqHA的的标准解离常数标准解离常数平衡浓度平衡浓度eqeq3aeq(A)(H O)(HA)(HA)ccKcceq相对平衡浓度相对平衡浓度温度一定温度一定，K Ka a为常数，它表示酸在水中释为常数，它表示酸在水中释放质子能力的大小。放质子能力的大小。K Ka a(HA)越大，越大，-HA给出给出H+的能力越强，的能力越强，-酸性就越强。酸性就越强。练习：练习：试比较试比较HSO-4，HAc，NH4+的酸性大小。的酸性大小。HSO4-+H2O H3O+SO2-4 Ka (HSO4-
13、)=1.010-2HAc +H2O H3O+Ac-Ka (HAc)=1.810-5NH4+H2O H3O+NH3 Ka (NH4+)=5.610-10解：查附录三解：查附录三酸性由大到小的顺序：酸性由大到小的顺序：HSO-4HAcNH4+第四节第四节 弱酸、弱碱的解离平衡弱酸、弱碱的解离平衡 一、一元弱酸、弱碱的解离平衡一、一元弱酸、弱碱的解离平衡 二、多元弱酸、弱碱的解离平衡二、多元弱酸、弱碱的解离平衡 三、共轭酸碱的三、共轭酸碱的 Ka 与与 Kb 的关系的关系 多元弱酸的解离平衡：多元弱酸的解离平衡：以以H3PO4 为例，它为例，它的解离是分成三步进行的的解离是分成三步进行的。+3422
14、43H PO+H OH PO+H O2+24243H PO+H OHPO+H O23+4243HPO+H OPO+H O+eq24eq3a134eq34(H PO)(H O)(H PO)(H PO)ccKc2+eq4eq3a234eq24(HPO)(H O)(H PO)(H PO)ccKc3+eq4eq3a3342eq4(PO)(H O)(H PO)(HPO)ccKc Ka1(H3PO4)=6.710-3 Ka2(H3PO4)=6.210-8Ka3(H3PO4)=4.510-13 Ka1 (H3PO4)Ka2 (H3PO4)Ka3 (H3PO4)多元酸的相对强弱就取决于多元酸的相对强弱就取决于
15、 Ka1的相对大小的相对大小 Ka1 越大，多元酸的酸性就越强。越大，多元酸的酸性就越强。多元碱在水溶液中的解离也是分步进行的。多元碱在水溶液中的解离也是分步进行的。以以CO32-为例，它为例，它的解离是分成两步进行的的解离是分成两步进行的。2323CO+H OHCO+OH3223HCO+H OH CO+OHb1eq3eq232eq3(HCO)(OH)(CO)(CO)ccKcb2eq23eq23eq3(H CO)(OH)(CO)(HCO)ccKc Kb b1(CO32-)=2.1410-4 Kb2b2(CO32-)=2.2410-8 Kb b1(CO32-)Kb2b2(CO32-)多元碱的相对
16、强弱就取决于多元碱的相对强弱就取决于 Kb1 的相对大的相对大小，小，Kb1 越大，多元碱的碱性就越强。越大，多元碱的碱性就越强。第四节第四节 弱酸、弱碱的解离平衡弱酸、弱碱的解离平衡 一、一元弱酸、弱碱的解离平衡一、一元弱酸、弱碱的解离平衡 二、多元酸、碱的解离平衡二、多元酸、碱的解离平衡 三、共轭酸碱三、共轭酸碱 Ka 与与 Kb 的关系的关系 共轭酸碱共轭酸碱 HA-A-在水溶液中存在如下质子转移反应：在水溶液中存在如下质子转移反应：+23HA+H OA+H O2A+H OHA+OH达到平衡时，存在下列定量关系：达到平衡时，存在下列定量关系：以上两式相乘得：以上两式相乘得：abw(HA)
17、(A)KKKeqeq3aeq(A)(H O)(HA)(HA)ccKceqeqbeq(HA)(OH)(A)(A)ccKc例例5-1 已知已知25 时，时，HAc 的的Ka为为 1.810-5，计算，计算 Ac-离子离子的的Kb。解：解：Ac-是是 HAc 的共轭碱，的共轭碱，Ac-的的Kb 为：为：wba14105(Ac)(HAc)1.0 105.6 101.8 10KKK练习：练习：求求 NH NH4 4+的标准解离常数。已知：的标准解离常数。已知：K Kb(NH3)b(NH3)=1.8=1.81010-5 5105141056.5108.110bwaKKK解多元弱酸、弱碱多元弱酸、弱碱 Ka
18、 与与 Kb 的关系的关系例：计算例：计算 POPO4 43-3-的各步标准解离常数。的各步标准解离常数。已知：已知：H3PO4 的的Ka1(H3PO4)=6.710-3 Ka2(H3PO4)=6.210-8；Ka3(H3PO4)=4.510-13 解：解：PO43-+H2O HPO42-+OH-2131431102.2105.4101awbKKKHPO42-+H2O H2PO4-+OH-781422106.1102.6101awbKKKH2PO4-+H2O H3PO4+OH-1231413105.1107.6101awbKKK Kb1 (POPO4 43-3-)Kb2 (POPO4 43-3
19、-)Kb3 (POPO4 43-3-)第五章第五章 酸碱解离平衡酸碱解离平衡第一节第一节 酸碱理论酸碱理论第二节第二节 水的解离平衡和水溶液的水的解离平衡和水溶液的pH pH 第三节第三节 弱酸弱碱的解离平衡弱酸弱碱的解离平衡 第四节第四节 酸碱溶液酸碱溶液H3O+,OH-离子浓度的计算离子浓度的计算第五节第五节 缓冲溶液缓冲溶液 第五节第五节 酸碱溶液的酸碱溶液的 pH 的计算的计算一、一元弱酸溶液一、一元弱酸溶液 H3O+浓度的计算浓度的计算 二、一元弱碱溶液二、一元弱碱溶液 OH-浓度的计算浓度的计算 三、多元弱酸溶液三、多元弱酸溶液 H3O+浓度的计算浓度的计算 四、多元弱碱溶液四、多
20、元弱碱溶液 OH-浓度的计算浓度的计算 六、同离子效应和盐效应六、同离子效应和盐效应 近似计算的依据：近似计算的依据：基础化学中基础化学中:计算计算H3O+浓度或浓度或OH-浓度时，浓度时，通常允许有不超过通常允许有不超过5%的相对误差。的相对误差。当两个数相加减时，当两个数相加减时，若其中的较大数大于较小数的若其中的较大数大于较小数的20倍时，倍时，可以可以将较小数忽略不计。将较小数忽略不计。+23HA+H OA+H O+223H O+H OOH+H Oaw(HA)(HA)/20KccK当当在一元弱酸在一元弱酸 HA 溶液中，溶液中，2aaa4H 2aKKc K（近似式）+23HA+H OA
21、+H O+223H O+H OOH+H Oaw(HA)(HA)/20KccKa(HA)/(HA)400cc K当当而且：而且：可用最简式：可用最简式：在一元弱酸在一元弱酸 HA 溶液中，溶液中，aaHcK+eq3a(H O)(HA)(HA)ccK例5-2计算25时0.10molL-1HAc溶液的pH。解：c(HAc)(HAc)=1.810-6 20 ，且 35a(HAc)0.105.6 10400(HAc)1.8 10cK+eq3a53(H O)(HAc)(HAc)0.10 1.8 101.3 10ccK3eq3pHlg(H O)lg1.3 102.89c aKwK可以用最简式计算：可以用最简
22、式计算：溶液的溶液的 pH 为：为：解离度解离度一元弱酸一元弱酸HA在溶液中的解离程度常用解离度在溶液中的解离程度常用解离度 表示表示(HA)=c(HA)ceq(HA)c(HA)100%(HA)=ceq(H3O+)c(HA)100%aw(HA)(HA)20cKK(HA)=c(HA)ka(HA)c(HA)=c(HA)Ka(HA)稀稀 释释 定定 律律a(HA)/(HA)400cK结论结论:一定温度下一定温度下,一元弱酸解离度在一定范围内与起始一元弱酸解离度在一定范围内与起始浓度的平方根成反比浓度的平方根成反比,起始浓度越小起始浓度越小,其解离度越大其解离度越大.例5-3计算25时0.10molL
23、-1HAc溶液中HAc的解离度。解：25 时，已知 。由于 c(HAc)，故HAc 的解离度为：5a(HAc)1.8 10K5a(HAc)1.8 10(HAc)1.3%(HAc)0.10Kcaw(HAc)20KKa(HAc)400(HAc)cK第五节第五节 酸碱溶液的酸碱溶液的 pH 的计算的计算一、一元弱酸溶液一、一元弱酸溶液 H3O+浓度的计算浓度的计算 二、一元弱碱溶液二、一元弱碱溶液 OH-浓度的计算浓度的计算 三、多元弱酸溶液三、多元弱酸溶液 H3O+浓度的计算浓度的计算 四、多元弱碱溶液四、多元弱碱溶液 OH-浓度的计算浓度的计算 六、同离子效应和盐效应六、同离子效应和盐效应 当当
24、而且：而且：可用最简式：可用最简式：在一元弱碱在一元弱碱 A 溶液中，溶液中，+2A+H OHA+OH+223H O+H OH O+OH400例题例题bw(A)(A)20cKKb(A)/(A)cKeqb(OH)(A)(A)ccK例例5-4 计算计算 0.010 molL-1 NH3 溶液的溶液的 pH，已知，已知 时时Kb(NH3)=1.810-5。25 C解：解：可利用最简公式计算可利用最简公式计算：540.010 1.8 104.2 10溶液的溶液的 pH 为：为：4wpHppOH 14.00 lg4.2 1010.62Keq3b3(OH)(NH)(NH)ccK73b3w(NH)(NH)1
25、.8 1020,cKK23b3(NH)/(NH)5.6 10400cK第五节第五节 酸碱溶液的酸碱溶液的 pH 的计算的计算一、一元弱酸溶液一、一元弱酸溶液 H3O+浓度的计算浓度的计算 二、一元弱碱溶液二、一元弱碱溶液 OH-浓度的计算浓度的计算 三、多元弱酸溶液三、多元弱酸溶液 H3O+浓度的计算浓度的计算 四、多元弱碱溶液四、多元弱碱溶液 OH-浓度的计算浓度的计算 六、同离子效应和盐效应六、同离子效应和盐效应 多元弱酸溶液是一个复杂的酸碱平衡系统，多元弱酸溶液是一个复杂的酸碱平衡系统，以二元酸为例，它在水溶液中存在下列平衡：以二元酸为例，它在水溶液中存在下列平衡：2+23HA+H OA
26、+H O+223H O+H OOH+H O+223H A+H OHA+H O二元弱酸要满足三个条件：二元弱酸要满足三个条件：可以用最简式计算可以用最简式计算：2a12w(H A)(H A)20cKKa2240(H A)Ka122(H A)(H A)Kcc(H2A)/Ka1(H2A)400+eq32a12(H O)(H A)(H A)ccK第五节第五节 酸碱溶液的酸碱溶液的 pH 的计算的计算一、一元弱酸溶液一、一元弱酸溶液 H3O+浓度的计算浓度的计算 二、一元弱碱溶液二、一元弱碱溶液 OH-浓度的计算浓度的计算 三、多元弱酸溶液三、多元弱酸溶液 H3O+浓度的计算浓度的计算 四、多元弱碱溶液
27、四、多元弱碱溶液 OH-浓度的计算浓度的计算 六、同离子效应和盐效应六、同离子效应和盐效应 多元弱碱溶液可仿照多元弱酸溶液的方法。多元弱碱溶液可仿照多元弱酸溶液的方法。bb1w 20cKKbb1b240cKKbb1/400cK可用最简式计算：可用最简式计算：二元弱碱要满足三个条件：二元弱碱要满足三个条件：eqbb1(OH)ccK例例5-65-6 计算计算 0.10 molL-1 Na2C2O4 溶液的溶液的 pH。已知。已知25 C25a1224a2224(HCO)5.4 10,(HCO)5.4 10KK。时时解：解：的第一级标准解离常数和第二级标准解离的第一级标准解离常数和第二级标准解离常数
28、分别为：常数分别为：224C O14210wb1245a22241.0 10(C O)1.9 10(H C O)5.4 10KKK14213wb2242a12241.0 10(C O)1.9 10(H C O)5.4 10KKK由于由于:2224b124w(C O)(C O)/20cKcK；22224b124b224(C O)(C O)/40(C O)cKcK；2224b124(C O)/(C O)400cc K。可以用最简公式进行计算可以用最简公式进行计算：106eq(OH)/0.10 1.9 104.4 10cc溶液的溶液的 pH 为：为：6wpHppOH14.00lg4.4 108.64
29、K第五节第五节 酸碱溶液的酸碱溶液的 pH 的计算的计算一、一元弱酸溶液一、一元弱酸溶液 H3O+浓度的计算浓度的计算 二、一元弱碱溶液二、一元弱碱溶液 OH-浓度的计算浓度的计算 三、多元弱酸溶液三、多元弱酸溶液 H3O+浓度的计算浓度的计算 四、多元弱碱溶液四、多元弱碱溶液 OH-浓度的计算浓度的计算 七、同离子效应和盐效应七、同离子效应和盐效应 在弱电解质溶液中加入与弱电解质具在弱电解质溶液中加入与弱电解质具有相同离子的强电解质，使弱电解质的解有相同离子的强电解质，使弱电解质的解离度降低的现象成为离度降低的现象成为同离子效应同离子效应。+23HAc+H OAc+H O同离子效应同离子效应
30、：common ion effect NaAc Ac-+Na+求0.10molL1HAc溶液的解离度?如果在此溶液中加入NaAc晶体，使NaAc的浓度达到0.10molL1，溶液中HAc的解离度又是多少？计算结果表明、计算结果表明、HAc溶液中如入溶液中如入NaAc后，其电离度比不加后，其电离度比不加NaAc时，时，降低了约降低了约72倍。倍。由于盐效应对弱电解质的解离度影响较小，由于盐效应对弱电解质的解离度影响较小，因此在计算中可以忽略盐效应。因此在计算中可以忽略盐效应。盐效应盐效应 salt effect+23HAc+H OAc+H O NaCl NaNaCl Na+Cl+Cl-在弱电解质
31、溶液中加入不具有相同离子在弱电解质溶液中加入不具有相同离子的强电解质，使弱电解质的解离度增大的现的强电解质，使弱电解质的解离度增大的现象称为象称为盐效应盐效应。HAc +NaAc NaCl （0.10 molL-1）（0.10 molL-1）（0.10 molL-1）解离度解离度 1.3 0.018 1.7为原来的为原来的 1/72 1.3 倍倍同离子效应同离子效应盐效应盐效应产生同离子效应的同时，必然伴随盐效应产生同离子效应的同时，必然伴随盐效应第五章第五章 酸碱解离平衡酸碱解离平衡第一节第一节 酸碱理论酸碱理论第二节第二节 水的解离平衡和水溶液的水的解离平衡和水溶液的pH pH 第三节第三
32、节 弱酸弱碱的解离平衡弱酸弱碱的解离平衡 第四节第四节 酸碱溶液酸碱溶液H3O+,OH-离子浓度的计算离子浓度的计算第五节第五节 缓冲溶液缓冲溶液 第五节第五节 缓冲溶液缓冲溶液 buffer solution一、缓冲溶液的组成及作用机理一、缓冲溶液的组成及作用机理 二、缓冲溶液二、缓冲溶液 pH 的计算的计算 三、缓冲容量和缓冲范围三、缓冲容量和缓冲范围 四、缓冲溶液的选择与配制四、缓冲溶液的选择与配制 六、缓冲溶液在医学上的意义六、缓冲溶液在医学上的意义 缓冲溶液的概念缓冲溶液的概念:能抵抗外加能抵抗外加少量少量强酸或强碱，而维持强酸或强碱，而维持pH基本基本不发不发生变化的溶液。生变化的
33、溶液。缓冲溶液的组成：缓冲溶液的组成：弱酸弱酸-共轭碱共轭碱 弱碱弱碱-共轭酸共轭酸缓冲溶液是由缓冲溶液是由足够浓度足够浓度的的缓冲对缓冲对组成的混合溶液。组成的混合溶液。缓冲作用机理：缓冲作用机理：以以HAc-NaAc 缓冲溶液为例：缓冲溶液为例：+23HAc+H OAc+H O NaAc Ac-+Na+由于由于同离子效应同离子效应，溶液中同时存在，溶液中同时存在足量的共轭酸足量的共轭酸碱对碱对，它们能够抵抗外加的少量强酸或强碱，从而保，它们能够抵抗外加的少量强酸或强碱，从而保持溶液的持溶液的pHpH基本不变。基本不变。抗酸成分：抗酸成分：共轭碱共轭碱Ac-抗碱成分：抗碱成分：共轭酸共轭酸H
34、Ac第六节第六节 缓冲溶液缓冲溶液一、缓冲溶液的组成及作用机理一、缓冲溶液的组成及作用机理 二、缓冲溶液二、缓冲溶液 pH 的计算的计算 三、缓冲容量和缓冲范围三、缓冲容量和缓冲范围 四、缓冲溶液的选择与配制四、缓冲溶液的选择与配制 六、缓冲溶液在医学上的意义六、缓冲溶液在医学上的意义 缓冲溶液缓冲溶液 pH 的计算：的计算：aapH=plgpH=plgcnKKcn共轭碱共轭碱弱酸弱酸这就是著名的这就是著名的Henderson Hasselbalch 方程方程 （亨亨 哈方程）哈方程）计算公式经推导整理后得如下通式：计算公式经推导整理后得如下通式：由缓冲溶液由缓冲溶液pH计算通式看出：计算通式
35、看出：1.pH首先取决于缓冲系中的首先取决于缓冲系中的pKa2.pKa 值一定，值一定，pH 随缓冲比而变化，当缓冲随缓冲比而变化，当缓冲比等于比等于1 时时，pH=pKa3.缓冲溶液稍加水稀释时，缓冲溶液稍加水稀释时，pH不变。不变。例例5-14 5-14 时，时，1.0 L HAc-NaAc 1.0 L HAc-NaAc 缓冲溶液中含有缓冲溶液中含有0.10 mol HAc 0.10 mol HAc 和和 0.20 mol NaAc0.20 mol NaAc。（1 1）计算此缓冲溶液的）计算此缓冲溶液的 pHpH；（2 2）向）向100mL100mL该缓冲溶液中加入该缓冲溶液中加入10mL
36、0.10mol10mL0.10molL L-1 1HCl HCl 溶液后，计算缓冲溶液的溶液后，计算缓冲溶液的 pHpH；（3 3）向）向100mL100mL该缓冲溶液中加入该缓冲溶液中加入10mL0.10mol10mL0.10molL L-1 1NaOH NaOH 溶液后，计算缓冲溶液的溶液后，计算缓冲溶液的 pHpH；（4 4）向）向100mL100mL该缓冲溶液中加入该缓冲溶液中加入 1L1L水稀释后，计水稀释后，计算缓冲溶液的算缓冲溶液的 pHpH。25 C解解：时，时，Ka(HAc)1.810-5。25 C（1）HAc 和和 Ac-的浓度都较大，缓冲溶液的的浓度都较大，缓冲溶液的 p
37、H为：为：a(Ac)pHp(HAc)lg(HAc)cKc1510.20mol Llg1.8 10lg5.050.10mol L（2）加入）加入 10 mL 0.10 molL-1 HCl 溶液后，溶液后，HAc和和 Ac-的浓度分别为：的浓度分别为：111100mL 0.10mol L10mL 0.10mol L(HAc)100mL 10mL0.10mol Lc111100mL0.20mol L10mL0.10mol L(Ac)100mL10mL0.17mol LcHAc 和和 Ac-的浓度都较大，缓冲溶液的的浓度都较大，缓冲溶液的 pH 为：为：1510.17mol LpHlg1.8 10l
38、g4.980.10mol L 加入加入10 mL 0.10 molL-1 HCl 溶液后，溶液的溶液后，溶液的 pH由由5.05 降为降为4.98，仅减小了仅减小了 0.07，表明表明缓冲溶液缓冲溶液具有抵抗少量强酸的能力具有抵抗少量强酸的能力。（3）加入）加入10 mL 0.10 molL-1 NaOH 溶液后，溶液后，HAc和和 Ac-的浓度分别为：的浓度分别为：111100mL 0.10mol L10mL 0.10mol L(HAc)100mL 10mL0.082mol Lc111100mL 0.20mol L10mL 0.10mol L(Ac)100mL 10mL0.19mol LcH
39、Ac 和和 Ac-的浓度都比较大，缓冲溶液的的浓度都比较大，缓冲溶液的pH为：为：1510.19mol LpHlg1.8 10lg5.110.082mol L 加入加入 10 mL 0.10 molL-1 NaOH 溶液后，溶液后，溶溶液的液的 pH由由5.05升高到升高到5.11，仅增大了仅增大了0.06，表明缓冲溶液具有抵抗少量强碱的能力表明缓冲溶液具有抵抗少量强碱的能力。（4）加入）加入 1L水稀释后，水稀释后，HAc和和Ac-的浓度分别为：的浓度分别为：131100mL0.10mol L(HAc)9.1 10 mol L100mL1000mLc121100mL0.20mol L(Ac)
40、1.8 10 mol L100mL1000mLcHAc 和和 Ac-的浓度都较大，缓冲溶液的的浓度都较大，缓冲溶液的 pH 为：为：215-311.8 10 mol LpHlg1.8 10lg5.059.1 10 mol L 加入加入 1 L 水稀释后，溶液的水稀释后，溶液的 pH 未发生变化，未发生变化，表表明缓冲溶液具有抗稀释的作用明缓冲溶液具有抗稀释的作用。第六节第六节 缓冲溶液缓冲溶液一、缓冲溶液的组成及作用机理一、缓冲溶液的组成及作用机理 二、缓冲溶液二、缓冲溶液 pH 的计算的计算 三、缓冲容量和缓冲范围三、缓冲容量和缓冲范围 四、缓冲溶液的选择与配制四、缓冲溶液的选择与配制 六、
41、缓冲溶液在医学上的意义六、缓冲溶液在医学上的意义（一）缓冲容量（一）缓冲容量 buffer capacity缓冲容量定义缓冲容量定义：使单位体积缓冲溶液的使单位体积缓冲溶液的pHpH值改变值改变1 1，所需加入一元强酸或一元强碱的物质的量。所需加入一元强酸或一元强碱的物质的量。用微分式定义为：用微分式定义为：defbadddpHdpHnnVV缓冲容量的计算公式缓冲容量的计算公式：(HA)(A)2.3(HA)(A)cccc注意：注意：2.越大，缓冲能力越强。越大，缓冲能力越强。1.的单位是的单位是 mol L-1。3.影响缓冲容量的因素主要有：影响缓冲容量的因素主要有：(1)缓冲溶液的总浓度缓冲
42、溶液的总浓度c总总=c（HA）+c（A-）(2)缓冲比缓冲比)()(HAcAc缓冲容量与总浓度的关系缓冲容量与总浓度的关系:当缓冲比相同时，总浓度越大当缓冲比相同时，总浓度越大,缓冲容量就越大。缓冲容量就越大。例例5-15 计算下列缓冲溶液的缓冲容量：计算下列缓冲溶液的缓冲容量：（1）0.10molL-1HAc 0.10molL-1NaAc溶液；溶液；（2）0.010molL-1HAc 0.010molL-1NaAc溶液。溶液。解解：(1)c总总=c（HAc）+c（Ac-）=0.2 molL-1 缓冲比为缓冲比为1 1(HAc)(Ac)2.3(HAc)(Ac)cccc111110.10mol
43、L0.10mol L2.30.10mol L0.10mol L0.115mol L(2)c总总=c（HAc）+c（Ac-）=0.02 molL-1 缓冲比为缓冲比为1 1111110.010mol L0.010mol L2.30.010mol L0.010mol L0.0115mol L缓冲容量和缓冲比的关系缓冲容量和缓冲比的关系:当总浓度相同时，缓冲比越接近当总浓度相同时，缓冲比越接近1 1，其缓，其缓冲容量就越大。冲容量就越大。例例5-16 计算下列缓冲溶液的缓冲容量：计算下列缓冲溶液的缓冲容量：（1）0.10molL-1HAc-0.10molL-1NaAc溶液；溶液；（2）0.15mol
44、L-1HAc-0.050molL-1NaAc溶液；溶液；（3）0.020molL-1HAc-0.180molL-1NaAc溶液。溶液。解解：三种缓冲溶液的总浓度均为：三种缓冲溶液的总浓度均为 0.20 molL-1。（1）缓冲比为）缓冲比为1111110.10mol L0.10mol L2.30.10mol L0.10mol L0.115mol L（2）缓冲比为）缓冲比为1/3111110.15mol L0.050mol L2.30.15mol L0.050mol L0.086mol L（3）缓冲比为）缓冲比为9111110.020mol L0.18mol L2.30.020mol L0.18
45、mol L0.041mol L最大缓冲容量最大缓冲容量:把缓冲比为把缓冲比为1 1时的缓冲容量称为最大缓冲容量，时的缓冲容量称为最大缓冲容量，用符号用符号 max 表示表示max0.575 (HA)(A)ccmax=0.58 c总总apHp(HA)1K例如：例如：HAc-Ac-：pKa =4.74缓冲范围是缓冲范围是 3.745.74(二）二）缓冲范围缓冲范围 buffer effective range 把缓冲溶液能发挥缓冲作用（缓冲比为把缓冲溶液能发挥缓冲作用（缓冲比为0.1-10）的）的pH范围称为范围称为缓冲范围缓冲范围。练习：练习：某缓冲溶液共轭碱的某缓冲溶液共轭碱的Kb =1.01
46、0-6，从理，从理论推算该缓冲溶液缓冲范围的论推算该缓冲溶液缓冲范围的pH是（是（）。）。(A)68 (B)57 (C)79 (D)46C第六节第六节 缓冲溶液缓冲溶液一、缓冲溶液的组成及作用机理一、缓冲溶液的组成及作用机理 二、缓冲溶液二、缓冲溶液 pH 的计算的计算 三、缓冲容量和缓冲范围三、缓冲容量和缓冲范围 四、缓冲溶液的选择与配制四、缓冲溶液的选择与配制 六、缓冲溶液在医学上的意义六、缓冲溶液在医学上的意义 缓冲溶液的配制原则和步骤缓冲溶液的配制原则和步骤：（1 1）选择合适的缓冲对：）选择合适的缓冲对：使所配制的缓冲溶液的使所配制的缓冲溶液的pHpH在所选择的缓冲对的缓冲在所选择的
47、缓冲对的缓冲范围内，且尽量接近范围内，且尽量接近pKa 。（2 2）缓冲溶液的总浓度要适当）缓冲溶液的总浓度要适当,在在0.05-0.2 molL-1 之间。之间。（3 3）所选择的缓冲对不能与反应物或生成物发生作）所选择的缓冲对不能与反应物或生成物发生作用，药用缓冲溶液还必须考虑是否有毒性等。用，药用缓冲溶液还必须考虑是否有毒性等。（4 4）选定缓冲对后，计算出所需共轭酸、碱的量。）选定缓冲对后，计算出所需共轭酸、碱的量。（常选相同浓度的共轭酸碱溶液）（常选相同浓度的共轭酸碱溶液）)()(lgHAVAVpKpHa（5 5）根据计算结果把共轭酸、碱溶液混合。若要求）根据计算结果把共轭酸、碱溶液
48、混合。若要求精确配制时，可用精确配制时，可用 pH pH 计或精密计或精密 pH pH 试纸所配制缓试纸所配制缓冲溶液的冲溶液的 pH pH 进行校正。进行校正。例题例题例例5-17 用浓度均为用浓度均为 0.10 molL-1的弱酸和其共轭碱的弱酸和其共轭碱溶液配制溶液配制 100 mL pH 为为 5.00 的缓冲溶液的缓冲溶液。解解：HAc 的的 ，可选择，可选择 HAc-NaAc 缓冲对。缓冲对。ap4.74K若需若需0.10molL-1 HAc 溶液的体积为溶液的体积为V(HAc),则需则需0.10molL-1NaAc溶液的体积为溶液的体积为100mL-V(HAc)。)()(lgHA
49、cVAcVpKpHa代入数据得：代入数据得：)()(100lg74.40.5HAcVHAcV(HAc)35.5mLV所需所需 NaAc 溶液的体积为：溶液的体积为：(NaAc)100mL(HAc)100mL36.5mL64.5mLVV 将将35.5 mL 0.10molL-1HAc溶液与溶液与64.5 mL 0.10 molL-1 NaAc 溶液混合，即可配制成溶液混合，即可配制成 100 mL pH 为为5.00 的缓冲溶液。的缓冲溶液。第六节缓冲溶液一、缓冲溶液的组成及作用机理一、缓冲溶液的组成及作用机理 二、缓冲溶液二、缓冲溶液 pH 的计算的计算 三、缓冲容量和缓冲范围三、缓冲容量和缓
50、冲范围 四、缓冲溶液的选择与配制四、缓冲溶液的选择与配制 六、缓冲溶液在医学上的意义六、缓冲溶液在医学上的意义 正常人血液的正常人血液的pHpH在在 7.35-7.45 之间之间 pH7.35，acidosis；pH7.45，alkalosis;pH 7.0;pH 7.8，生命危险，生命危险。六、缓冲溶液在医学上的意义六、缓冲溶液在医学上的意义正常人血液的正常人血液的pH在在 7.357.45 之间之间在血浆中维持其在血浆中维持其pH 恒定的缓冲对主要有恒定的缓冲对主要有:H2CO3-NaHCO3，Na2HPO4-KH2PO4，Na-蛋白质蛋白质-H-蛋白质蛋白质在红细胞中主要有在红细胞中主要
