文档介绍：缓冲溶液在自然界普遍存在*,在化工生产、化学分析、分离*、细菌培养、药剂生产和使用,尤其在生物体内调节酸碱平衡等方面起着重要作用*。
第四章缓冲溶液(buffer solution)
生物体内的化学反应几乎都是在特异的生物催化剂酶的催化下进行的。由于pH值的改变可影响酶蛋白的构象或影响底物的解离程度而影响酶与底物的结合或催化活性。因此,在测定酶的活性时,应选用适宜的缓冲溶液以保持酶活性的相对恒定。*
【内容提要】
第一节缓冲溶液及缓冲机制
第二节缓冲溶液pH的计算
第三节缓冲容量和缓冲范围
第四节缓冲溶液的配制
第五节血液中的缓冲系
第一节缓冲溶液及缓冲机制*
一、缓冲溶液及其作用机制
二、缓冲溶液的组成
实验1: 25 oC 时,纯水的pH=,
mol的强酸(HCl)(NaOH),溶液的pH发生了显著变化,改变了5个pH单位。
结论: 纯水易受外加少量强酸或强碱的影响,pH发生显著变化。*
不具有抵抗外加少量强酸或强碱而使溶液的pH保持基本不变的能力。*
一、缓冲溶液及其作用机制
实验2:
·L-(HCl),,;
(NaOH),,;
此混合溶液pH改变很小。如用水稍加稀释时,亦有类似现象,即HAc-NaAc溶液pH保持基本不变。
结论:
HAc-NaAc混合溶液具有抵抗外加少量强酸、强碱或稍加稀释而保持溶液的pH基本不变的能力。
缓冲溶液(buffer solution):
能够抵抗少量外来强酸、强碱或稍加稀释,而保持pH值基本不变的溶液。
缓冲作用(buffer action):
缓冲溶液对强酸、强碱或稀释的抵抗作用。
缓冲溶液为什么具有缓冲作用?
以HAc-NaAc缓冲系为例,说明缓冲溶液的缓冲作用原理:
由于同离子效应,达平衡时,HAc几乎完全以分子状态存在,所以溶液中含有大量的HAc与Ac-,且为共轭酸碱对。
(1)Ac-(共轭碱)为缓冲溶液的抗酸成分*。
(2)HAc(弱酸) 为缓冲溶液的抗碱成分*。
(3)当溶液稀释时,H3O+和Ac-离子浓度同时降低,同离子效应减弱,使HAc解离度增大,HAc进一步解离产生的H+可使溶液的pH保持基本不变。*
HAc + H2O H3O+ + Ac-
NaAc Na+ + Ac-
大量
大量
(4-1)
总之,由于缓冲溶液中同时含有较大量的弱酸(抗碱成分)和共轭碱(抗酸成分),它们通过共轭酸碱对之间的质子转移平衡的移动以达到消耗掉外来的少量强酸、强碱,或对抗稍加稀释的作用,使溶液的H+离子或OH-离子浓度没有明显的变化,因此缓冲溶液具有缓冲作用。
但缓冲溶液的缓冲作用不是无限的。
二、缓冲溶液的组成*
缓冲溶液一般由足够浓度、适当比例的共轭酸碱对的两种物质组成。
根据缓冲溶液的组成不同,可分为两种类型:
(1)弱酸及其共轭碱
HAc-NaAc
NaHCO3-Na2CO3
NaH2PO4-Na2HPO4
(2)弱碱及其共轭酸
NH3·H2O-NH4Cl
CH3NH2-CH3NH3+Cl-
(甲***) (盐酸甲***)
组成缓冲溶液的共轭酸碱对的两种物质合称为缓冲系(buffer system)或缓冲对(buffer pair)。 HAc-NaAc ; NH3-NH4Cl
一些常见的缓冲系列在表4-1中*
在实际应用中,往往还可采用酸碱反应的生成物与剩余的反应物组成缓冲系,如:
弱酸(过量)+ 强碱:HAc(过量)+NaOH
强酸+弱酸的共轭碱(过量):HCl+NaAc(过量)
实际上,形成的仍然是共轭酸碱对的两种物质。