光盘3-3缓冲溶液
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缓冲溶液之功效摘要:缓冲溶液对于工农业生产,科研工作及一切生命过程等,都是相当重要的。
徐徐多多的过程只要在一定的PH值范围内顺利进行。
缓冲溶液一般是由溶度较大的弱碱(或弱酸)及其共轭酸(或共轭碱)所组成。
本文对缓冲溶液的功效进行初步的分析了解,以及在医学中的重要运用进行简单的解释,以及生活中常见的缓冲溶液功之效。
关键词:缓冲溶液PH值医学日常生活功效引言:缓冲溶液对于工农业生产,科研工作及一切生命过程等,都是相当重要的。
徐徐多多的过程只要在一定的PH值范围内顺利进行。
缓冲溶液一般是由溶度较大的弱碱(或弱酸)及其共轭酸(或共轭碱)所组成。
缓冲溶液是一种能在加入少量酸或碱和水时大大降低pH变动幅度的溶液。
pH缓冲系统对维持生物的正常pH 值和正常生理环境起到重要作用。
多数细胞仅能在很窄的pH范围内进行活动,而且需要有缓冲体系来抵抗在代谢过程中出现的pH变化。
在生物体中有三种主要的pH缓冲体系,它们是蛋白质缓冲系统、重碳酸盐缓冲系统以及磷酸盐缓冲系统。
每种缓冲体系所占的分量在各类细胞和器官中是不同的。
本文对缓冲溶液进行初步的分析,对其在医学中的重要运用进行简单的解释,以及生活中常见的缓冲溶液醋——功之效。
一:缓冲溶液的组成和作用1.概念:能抵抗外来少量强酸、强碱或稍加稀释,而保持其pH值基本不变的溶液。
2.缓冲溶液的组成缓冲溶液一般由足够浓度的共轭酸碱对的两种物质组成。
根据缓冲对组成的不同,可把缓冲对分为三种类型:(1)、弱酸和它的盐(如H A c---Na Ac,NaHCO3-Na2CO3,NaH2PO4-Na2HPO4)(2)、弱碱和它的盐(NH3.H2O---NH4Cl,CH3NH2-CH3NH3+Cl)(3)、多元弱酸的酸式盐及其对应的次级盐(如NaH2PO4---Na2HPO4)的水溶液组成。
缓冲溶液由有足够浓度的一对共轭酸碱对的两种物质组成。
组成缓冲溶液的共轭酸碱对被称为缓冲系或缓冲对。
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:H Ac(过量)+Na OH强酸+弱酸的共轭碱(过量):H C l+ Na Ac(过量)实际上,形成的仍然是共轭酸碱对的两种物质。
一、实验目的1. 学习并掌握缓冲溶液的配制方法。
2. 了解缓冲溶液的性质及其在化学实验中的应用。
3. 熟悉酸碱指示剂的使用方法。
4. 提高实验操作技能。
二、实验原理缓冲溶液是由弱酸及其共轭碱或弱碱及其共轭酸组成的溶液,具有一定的pH值稳定性。
在加入少量强酸或强碱时,缓冲溶液的pH值变化较小,因此常用于调节溶液的pH值。
缓冲溶液的pH值可用Henderson-Hasselbalch方程计算:pH = pKa + log([A-]/[HA])其中,pKa为弱酸的酸解离常数,[A-]为共轭碱的浓度,[HA]为弱酸的浓度。
三、实验材料与仪器材料:1. 0.1 mol/L HCl溶液2. 0.1 mol/L NaOH溶液3. 0.1 mol/L CH3COOH溶液4. 0.1 mol/L NaCH3COO溶液5. 甲基橙指示剂6. 酚酞指示剂7. pH计仪器:1. 烧杯2. 移液管3. 滴定管4. 电子天平5. 恒温水浴锅四、实验步骤1. 配制醋酸-醋酸钠缓冲溶液:a. 用移液管准确量取25.0 mL 0.1 mol/L CH3COOH溶液,转移至烧杯中。
b. 用移液管准确量取25.0 mL 0.1 mol/L NaCH3COO溶液,转移至烧杯中。
c. 将混合溶液用蒸馏水定容至100 mL,搅拌均匀。
2. 测定缓冲溶液的pH值:a. 将缓冲溶液用pH计测定pH值。
b. 重复测定三次,取平均值。
3. 测定缓冲溶液的缓冲容量:a. 在另一支烧杯中加入25.0 mL 0.1 mol/L CH3COOH溶液。
b. 加入2-3滴甲基橙指示剂,观察颜色变化。
c. 用0.1 mol/L NaOH溶液滴定至溶液颜色由黄色变为橙色,记录消耗的NaOH 体积。
d. 重复滴定三次,取平均值。
五、实验结果与讨论1. 缓冲溶液的pH值:通过实验测定,醋酸-醋酸钠缓冲溶液的pH值为4.75,与理论计算值4.74基本相符。
2. 缓冲溶液的缓冲容量:通过实验测定,醋酸-醋酸钠缓冲溶液的缓冲容量为6.7 mmol。
实验三缓冲溶液的配制和性质一、实验目的1、掌握缓冲溶液的配制方法及性质2、学习如何观察实验现象并分析之二、试剂及仪器(1)仪器:试管、100mL烧杯、1000mL和10mL的量筒、1000mL试剂瓶、托盘天平1(2)试剂:0.1mol • L-(NaAc、HAc、Na2HPO4、NaH2PO4、NH3 • H2O、NH4CI、NaOH、HCl)-11mol • L^NaAc、HAc、NaOH、HCl)三、实验前老师准备(1)查实验室试剂(2)查实验室仪器(3)配0.1md • L-1(NaOH、HCl), 1mol • L-1(NaOH、HCl)并用滴瓶分装好。
四、实验内容1、配制缓冲溶液pH=5: 0.1mol • L-1NaAc 溶液6.4mL + 0.1mol • L-1HAc 溶液3.6mLpH=7: 0.1mol • L- Na2HPO4溶液3.9mL + 0.1mol • L- NaH2PO4溶液6.1mL pH=9: 0.1mol • L-1 NH3 • H2O 溶液3.6mL + 0.1mol • L-1 NH4CI 溶液6.4mL2、缓冲溶液性质实验(1)抗酸、抗碱、抗稀释比较①抗酸取4只试管按如下方式操作1# +蒸馏水=2# + pH5的缓冲溶液I均为3mL,再滴加1滴甲基橙,2滴3# +pH7的缓冲溶液「o.1md • L-1HCl观察之。
4# + pH9的缓冲溶液J②抗碱只是将抗酸中最后加0.1mol • L-1HCl改为0.1mol • L-1NaOH。
③抗稀释将抗酸实验中取3mL改为0.5mL(10滴),再加5mL蒸馏水稀释后,加1滴甲基橙,2滴0.1md • L-1HCl观察之。
(2)缓冲容量的比较①浓度影响1 1试管中加0.1md -L-(NaAc、HAc)各2mL,加1 滴酚酞,滴加1mol L- NaOH至红,观察滴数。
试管中加1mol ・L-1(NaAc、HAc)各2mL,加1滴甲基橙,滴加1mol L-1NaOH 至红,观察滴数。
第三章缓冲溶液第一节缓冲溶液及缓冲机制一、缓冲溶液及其组成缓冲溶液(buffer solution):能抵抗外来少量强酸、强碱或稍加稀释,而保持其pH值基本不变的溶液。
例如:HAc-NaAc、NH3-NH4Cl、NaH2PO4-Na2HPO4。
往这些溶液中加入少量强酸、强碱或稍加稀释它们的pH值能保持基本不变。
缓冲作用(buffer action):缓冲溶液对强酸、强碱或稀释的抵抗作用。
组成:我们通常所说的缓冲溶液一般是由足够浓度的共轭酸碱对的两种物质组成的。
例如:HAc-NaAc、NH3-NH4Cl、NaH2PO4-Na2HPO4等。
即:共轭酸+ 共轭碱---------共轭酸碱对即为缓冲系或缓冲对。
类型:1. 弱酸(过量)+ 强碱=弱酸共轭碱。
如:HAc(过量)+ NaOH=(HAc–NaAc)2. 弱碱共轭酸如:(NH3·H2O–NH4Cl)3. 多元酸的酸式盐+ 共轭碱如:NaH2PO4-Na2HPO44. 强酸+弱酸的共轭碱(过量)构成缓冲溶液的条件:①共轭酸碱对并存于溶液中;②浓度足够大,体积(量)足够多。
二.缓冲机制以HAc-NaAc缓冲系为例来说明缓冲溶液的缓冲机制HAc+H2O H3O+ + Ac-NaAc Na+ + Ac-1.当在该溶液中加入少量强酸时,H++Ac-HAc, 消耗掉外来的H+离子, 溶液的pH值基本保持不变。
2.当溶液中加入少量强碱时,OH-+H3O+2H2O, 消耗掉外来的OH-离子,pH值基本保持不变。
第二节缓冲溶液pH值一.缓冲溶液pH的计算公式以HB-NaB缓冲系为例来说明HB-NaB缓冲系存在此平衡HB +H2O H3O++B-NaB Na+ + B-有[H3O+]=K a×等式两边各取负对数,则得pH=p K a+lg=p K a+lg(Henderson—Hasselbalch方程式)注:p K a为弱酸解离常数的负对数,[HB]和[B-]均为平衡浓度。
缓冲溶液最全常见缓冲溶液配制方法常见缓冲溶液配制方法乙醇-醋酸铵缓冲液pH 3 7:取5mol/L醋酸溶液15.0ml,加入60ml乙醇和20ml水,用10mol/L氢氧化铵溶液调节pH值至3.7,用水稀释至1000ml。
三羟甲基氨基甲烷缓冲液ph8.0:取三羟甲基氨基甲烷12.14g,加水800ml,搅拌溶解,并稀释至1000ml,用6mol/l盐酸溶液调节ph值至8.0。
三羟甲基氨基甲烷缓冲液pH8 1:取0.294g氯化钙,加入40ml 0.2mol/l三羟甲基氨基甲烷溶液溶解,用1mol/l盐酸溶液调节pH值至8.1,用水稀释至100ml。
三羟甲基氨基甲烷缓冲液ph9.0:取三羟甲基氨基甲烷6.06g,加盐酸赖氨酸3.65g,氯化钠5.8g,乙二胺四醋酸二钠0.37g,再加水溶解使成1000ml,调节ph值至9.0。
乌洛托品缓冲液:取乌洛托品75g,用水溶解,加入4.2ml浓氨水溶液,用水稀释至250ml。
巴比妥缓冲液ph7.4:取巴比妥钠4.42g,加水使溶解并稀释至400ml,用2mol/l盐酸溶液调节ph值至7.4,滤过。
巴比妥缓冲液pH8 6:取5.52g巴比妥和30.9g巴比妥钠,加水溶解至2000ml。
巴比妥-氯化钠缓冲液ph7.8:取巴比妥钠5.05g,加氯化钠3.7g及水适量使溶解,另取明胶0.5g加水适量,加热溶解后并入上述溶液中。
然后用0.2mol/l盐酸溶液调节ph 值至7.8,再用水稀释至500ml。
甲酸钠缓冲液PH3 3:取25ml 2mol/L甲酸溶液,加入1滴酚酞指示剂溶液,用2mol/L氢氧化钠溶液中和,加入75ml 2mol/L甲酸溶液,用水稀释至200ml,调节pH值至3.25~3.30。
邻苯二甲酸盐缓冲液ph5.6:取邻苯二甲酸氢钾10g,加水900ml,搅拌使溶解,用氢氧化钠试液必要时用稀盐酸调节ph值至5.6,加水稀释至1000ml,混匀。
柠檬酸缓冲液:取4.2g柠檬酸,加入1mol/L 20%乙醇,制备40ml氢氧化钠溶液溶解,然后用20%乙醇稀释至100ml。
一、实验目的1. 理解缓冲溶液的概念、作用和配制原理;2. 掌握缓冲溶液的配制方法;3. 通过实验验证缓冲溶液的pH值和缓冲能力。
二、实验原理缓冲溶液是一种能够抵抗外界酸碱物质加入而使溶液pH值发生较大变化的溶液。
缓冲溶液的原理是:在溶液中存在一定量的弱酸及其共轭碱或弱碱及其共轭酸,当外界酸碱物质加入时,它们会与缓冲溶液中的酸碱物质发生中和反应,使溶液的pH值保持相对稳定。
缓冲溶液的pH值可通过Henderson-Hasselbalch方程计算:pH = pKa + log([A-]/[HA]),其中pKa为弱酸的酸解离常数,[A-]为共轭碱的浓度,[HA]为弱酸的浓度。
三、实验材料与仪器1. 实验材料:- 0.1mol/L的醋酸溶液;- 0.1mol/L的醋酸钠溶液;- 0.1mol/L的氢氧化钠溶液;- 0.1mol/L的盐酸溶液;- pH试纸;- 烧杯;- 移液管;- 容量瓶;- 玻璃棒。
2. 实验仪器:- pH计;- 电子天平;- 移液器。
四、实验步骤1. 配制醋酸-醋酸钠缓冲溶液:- 用移液管准确量取25.0mL的0.1mol/L醋酸溶液,转移至容量瓶中;- 用移液管准确量取25.0mL的0.1mol/L醋酸钠溶液,转移至容量瓶中;- 用去离子水定容至100.0mL,摇匀;- 将配制好的缓冲溶液用pH计测定pH值。
2. 配制醋酸-盐酸缓冲溶液:- 用移液管准确量取25.0mL的0.1mol/L醋酸溶液,转移至容量瓶中;- 用移液管准确量取25.0mL的0.1mol/L盐酸溶液,转移至容量瓶中;- 用去离子水定容至100.0mL,摇匀;- 将配制好的缓冲溶液用pH计测定pH值。
3. 测定缓冲溶液的缓冲能力:- 分别取5.0mL的醋酸-醋酸钠缓冲溶液和醋酸-盐酸缓冲溶液于烧杯中;- 向两个烧杯中分别加入1.0mL的0.1mol/L氢氧化钠溶液,摇匀;- 分别用pH试纸测定加入氢氧化钠溶液后的pH值。
常见的标准缓冲溶液缓冲溶液是生物化学实验中常用的一种溶液,它可以维持溶液的酸碱度,使得实验条件更加稳定。
常见的标准缓冲溶液有很多种,每一种都有其特定的用途和适用范围。
本文将介绍几种常见的标准缓冲溶液及其用途。
1. 磷酸盐缓冲溶液。
磷酸盐缓冲溶液是生物化学实验中最常用的一种缓冲溶液之一。
它可以在酸性和碱性条件下维持 pH 值稳定,因此被广泛应用于酶反应和 DNA/RNA 实验中。
磷酸盐缓冲溶液的配制方法相对简单,可以根据实验需要调整不同的 pH 值,非常方便实验操作。
2. Tris 缓冲溶液。
Tris 缓冲溶液是另一种常见的标准缓冲溶液,它主要用于蛋白质电泳和核酸电泳实验中。
Tris 缓冲溶液具有良好的缓冲能力和稳定性,能够有效地维持实验条件,保证实验结果的准确性。
同时,Tris 缓冲溶液也可以在不同的 pH 值下使用,非常适合需要在不同 pH 条件下进行实验的科研工作者。
3. 乙酸/乙酸钠缓冲溶液。
乙酸/乙酸钠缓冲溶液是在生物化学实验中常用的一种酸性缓冲溶液。
它适用于 pH 值在 3.6-5.6 范围内的实验,常用于蛋白质结晶和酶反应等实验中。
乙酸/乙酸钠缓冲溶液的配制简单,成本较低,因此受到了广泛的应用。
4. 磷酸盐/氯化钠缓冲溶液。
磷酸盐/氯化钠缓冲溶液是一种中性缓冲溶液,适用于 pH 值在 6.8-8.2 范围内的实验。
它常用于细胞培养和细胞实验中,能够维持细胞生长所需的稳定环境,保证实验结果的可靠性。
5. 格氏缓冲溶液。
格氏缓冲溶液是一种用于生理学实验的缓冲溶液,主要用于细胞培养和组织培养实验中。
它具有良好的缓冲能力和生物相容性,能够维持细胞的正常生长和代谢,保证实验结果的准确性和可靠性。
总结。
以上介绍了几种常见的标准缓冲溶液及其用途,每一种缓冲溶液都有其特定的优势和适用范围。
在实际实验操作中,科研工作者应根据实验需要选择合适的缓冲溶液,并严格按照配制方法进行操作,以保证实验结果的准确性和可靠性。
一、实验目的1. 掌握缓冲溶液的配制方法;2. 了解缓冲溶液的性质和用途;3. 培养实验操作技能和实验报告撰写能力。
二、实验原理缓冲溶液是由弱酸及其共轭碱或弱碱及其共轭酸组成的溶液,具有抵抗外加少量酸、碱或稀释而保持溶液pH值基本不变的性质。
缓冲溶液的pH值由Henderson-Hasselbalch方程计算:pH = pKa + log([A-]/[HA])其中,pKa为弱酸的解离常数,[A-]为共轭碱的浓度,[HA]为弱酸的浓度。
三、实验材料1. 仪器:容量瓶、移液管、烧杯、玻璃棒、pH计、电子天平、滤纸等;2. 药品:盐酸、氢氧化钠、醋酸、醋酸钠、硼砂、硼酸等。
四、实验步骤1. 配制醋酸-醋酸钠缓冲溶液(1)称取3.75g醋酸钠(NaAc)和5.5ml浓醋酸(CH3COOH),置于100ml容量瓶中;(2)加入少量蒸馏水,用玻璃棒搅拌溶解;(3)加入约80ml蒸馏水,继续搅拌;(4)用pH计测定溶液的pH值,如不符合要求,可适量添加醋酸或醋酸钠进行调节;(5)加入剩余的蒸馏水,定容至100ml;(6)摇匀,待溶液稳定后,用移液管取10ml溶液于烧杯中,加入少量滤纸,进行干燥;(7)将干燥后的溶液用pH计再次测定pH值,确认溶液的pH值符合要求。
2. 配制硼砂-硼酸缓冲溶液(1)称取3.8g硼砂(Na2B4O7·10H2O)和5.5ml浓硼酸(H3BO3),置于100ml容量瓶中;(2)加入少量蒸馏水,用玻璃棒搅拌溶解;(3)加入约80ml蒸馏水,继续搅拌;(4)用pH计测定溶液的pH值,如不符合要求,可适量添加硼砂或硼酸进行调节;(5)加入剩余的蒸馏水,定容至100ml;(6)摇匀,待溶液稳定后,用移液管取10ml溶液于烧杯中,加入少量滤纸,进行干燥;(7)将干燥后的溶液用pH计再次测定pH值,确认溶液的pH值符合要求。
五、实验结果与分析1. 醋酸-醋酸钠缓冲溶液的pH值为4.75,符合实验要求;2. 硼砂-硼酸缓冲溶液的pH值为9.25,符合实验要求。
缓冲溶液的配制与性质的实验报告缓冲溶液的配制与性质的实验报告引言:缓冲溶液是化学实验中常用的一种溶液,它能够在一定范围内维持溶液的pH 值稳定。
本实验旨在通过实验操作,了解缓冲溶液的配制方法以及其性质。
实验一:醋酸-醋酸钠缓冲溶液的配制与性质1. 实验目的:掌握醋酸-醋酸钠缓冲溶液的配制方法,并研究其pH值变化规律。
2. 实验步骤:(1)取一定质量的醋酸固体溶解于蒸馏水中,得到一定浓度的醋酸溶液。
(2)取一定质量的醋酸钠固体溶解于蒸馏水中,得到一定浓度的醋酸钠溶液。
(3)将醋酸溶液和醋酸钠溶液按一定比例混合,得到醋酸-醋酸钠缓冲溶液。
3. 实验结果:通过实验操作,我们成功配制了一定浓度的醋酸-醋酸钠缓冲溶液。
利用pH计测得溶液的pH值为4.8。
4. 实验讨论:醋酸-醋酸钠缓冲溶液的pH值在4.8左右,说明该缓冲溶液能够在一定范围内维持溶液的酸碱度稳定。
这是由于醋酸和醋酸钠之间存在酸碱中和反应,使得溶液中的酸碱物质浓度保持相对稳定。
实验二:磷酸盐缓冲溶液的配制与性质1. 实验目的:了解磷酸盐缓冲溶液的配制方法,并研究其pH值变化规律。
2. 实验步骤:(1)取一定质量的磷酸二氢盐固体溶解于蒸馏水中,得到一定浓度的磷酸二氢盐溶液。
(2)取一定质量的磷酸氢二钠固体溶解于蒸馏水中,得到一定浓度的磷酸氢二钠溶液。
(3)将磷酸二氢盐溶液和磷酸氢二钠溶液按一定比例混合,得到磷酸盐缓冲溶液。
3. 实验结果:通过实验操作,我们成功配制了一定浓度的磷酸盐缓冲溶液。
利用pH计测得溶液的pH值为7.4。
4. 实验讨论:磷酸盐缓冲溶液的pH值在7.4左右,说明该缓冲溶液能够在一定范围内维持溶液的酸碱度稳定。
这是由于磷酸二氢盐和磷酸氢二钠之间存在酸碱中和反应,使得溶液中的酸碱物质浓度保持相对稳定。
实验三:缓冲溶液的应用1. 实验目的:探究缓冲溶液在生物学实验中的应用。
2. 实验步骤:(1)取一定浓度的醋酸-醋酸钠缓冲溶液。
(2)将醋酸-醋酸钠缓冲溶液加入到一定浓度的酸或碱溶液中。
实验一 缓冲溶液的配制和性质、溶液pH 值测定【实验目的】1. 学习缓冲溶液及常用等渗磷酸盐缓冲溶液的配制方法。
2. 加深对缓冲溶液性质的理解。
3. 强化吸量管的使用方法。
4. 学习使用pHS-2C 型酸度计。
5.培养环境保护意识。
【预习作业】1. 一般性溶液与缓冲溶液有什么不同2. 缓冲溶液的性质有哪些3. 如何衡量缓冲溶液的缓冲能力大小缓冲溶液的缓冲能力与什么因素有关4. 实验是如何设计以验证缓冲溶液所具有的性质及缓冲容量的影响因素的,设计时有哪些注意事项5. 该如何检测缓冲溶液的pH 值是否发生改变是否均需要用pH 计6. 本实验属定量测定还是定性测定或半定量测定【实验原理】普通溶液不具备抗酸、抗碱、抗稀释作用。
缓冲溶液通常是由足够浓度的弱酸及其共轭碱、弱碱及其共轭酸或多元酸的酸式盐及其次级盐组成的,具有抵抗外加的少量强酸或强碱、或适当稀释而保持溶液pH 值基本不变的作用。
本实验通过将普通溶液和配制成的缓冲溶液对加入酸、碱或适当稀释前后pH 数值的变化来探讨缓冲溶液的性质。
根据缓冲溶液中共轭酸碱对所存在的质子转移平衡:HB ⇌ B -+H 3O +缓冲溶液pH 值的计算公式为:缓冲比lg a p ]共轭酸[]共轭碱[lg a p [HB]][B lg p pH -+=+=+=K K K a式中p K a 为共轭酸解离常数的负对数。
此式表明:缓冲溶液的pH 值主要取决于弱酸的p K a值,其次决定于其缓冲比。
需注意的是,由上述公式算得的pH 值是近似的,准确的计算应该用活度而不应该用浓度。
要配制准确pH 值的缓冲溶液,可参考有关手册和参考书上的配方,它们的pH 值是由精确的实验方法确定的。
缓冲容量(β)是衡量缓冲能力大小的尺度。
缓冲容量(β)的大小与缓冲溶液总浓度、缓冲组分的比值有关。
1+缓冲比][B ×=2.303 ][HB]+[B ][B ×[HB]×β=2.303--- 缓冲溶液总浓度越大则β越大;缓冲比越趋向于1,则β越大,当缓冲比为1时,β达极大值。
h2co3_nahco3的缓冲原理一、缓冲溶液的作用机制缓冲溶液是指在一定条件下,能够抵抗酸碱度变化的溶液。
缓冲溶液的作用机制主要有两个方面:酸碱中和和酸碱质子转移。
1. 酸碱中和作用在缓冲溶液中,当有酸或碱被加入时,会与缓冲溶液中的酸碱成分发生中和反应,从而使溶液的酸碱度保持相对稳定。
以H2CO3/NaHCO3缓冲体系为例,H2CO3可与外加碱中和生成HCO3-,NaHCO3可与外加酸中和生成H2CO3,这种中和作用能够稳定溶液的酸碱度。
2. 酸碱质子转移作用缓冲溶液中的酸碱成分还可以通过质子的转移来抵抗酸碱度的变化。
以H2CO3/NaHCO3缓冲体系为例,当有酸被加入时,NaHCO3中的碱性质子会转移给酸,使溶液的酸碱度保持相对稳定;当有碱被加入时,H2CO3中的酸性质子会转移给碱,同样能够稳定溶液的酸碱度。
二、H2CO3/NaHCO3缓冲体系的特点H2CO3/NaHCO3缓冲体系是一种常用的酸性缓冲溶液,具有以下几个特点:1. 酸碱度范围广H2CO3/NaHCO3缓冲体系的酸碱度范围适中,可在pH 4.0-6.0范围内起到缓冲作用。
这使得该缓冲体系在生物化学实验和药物研究中得到广泛应用。
2. 缓冲效果较好H2CO3/NaHCO3缓冲体系中的H2CO3和NaHCO3的浓度比例适宜,能够有效地抵抗外界酸碱度的变化。
这使得该缓冲体系在细胞培养、酶催化反应等实验中具有较好的缓冲效果。
3. 稳定性较强H2CO3/NaHCO3缓冲体系中的H2CO3和NaHCO3具有较高的稳定性,不易被氧化或分解。
这使得该缓冲体系能够长时间保持缓冲作用,适合长时间实验或存储。
4. 适用范围广H2CO3/NaHCO3缓冲体系不仅适用于生物化学实验和药物研究,还适用于食品加工、环境监测等领域。
这是由于H2CO3和NaHCO3是常见的化学物质,易于获取和使用。
总结:H2CO3/NaHCO3缓冲体系利用中和反应和质子转移作用来抵抗酸碱度的变化,具有酸碱度范围广、缓冲效果好、稳定性强和适用范围广等特点。
第三章缓冲溶液1、什么是缓冲溶液? 什么是缓冲容量? 决定缓冲溶液pH和缓冲容量的主要因素各有哪些?答:能够抵抗外来的少量强酸或强碱或稍加稀释,而保持pH基本不变的溶液称为缓冲溶液。
缓冲容量是缓冲能力大小的量度。
定义为:单位体积的缓冲溶液pH改变1时( pH=1),所需加入的一元强酸或强碱的物质的量。
决定缓冲溶液pH的主要因素是p K a和缓冲比。
决定缓冲容量的主要因素是总浓度和缓冲比。
2、试以KH2PO4-Na2HPO4缓冲溶液为例,说明为何加少量的强酸或强碱时其溶液的pH 值基本保持不变。
答:KH2PO4-Na2HPO4缓冲溶液由浓度较大的H2PO4-和HPO42-,有同离子效应,处于质子传递平衡:H2PO4- + H2O HPO42-+ H3O+Na2 HPO4─→HPO42-+ 2Na+其中HPO42-是抗酸成分,当加入少量强酸时,HPO42-与H3O+ 结合成H2PO4-而使平衡左移,[HPO42-]略为减少,[H2PO4-]略有增加,溶液的H3O+ 浓度无显著的增加。
H2PO4-是抗碱成分,当加入少量强碱时,OH-溶液的H3O+生成H2O,平衡右移,H2PO4-进一步解离,提供更多的H3O+。
达到新的平衡时,[H2PO4-]略为减少,[HPO42-]略有增加,溶液的H3O+ 浓度无显著的减少。
3、已知下列弱酸p K a,试求与NaOH配置的缓冲溶液的缓冲范围.(1) 硼酸(H3BO3)的p K a =9.27(2) 丙酸(CH3CH2COOH)的p K a = 4.89(3) 磷酸二氢钠(NaH2PO4) p K a =7.21(4) 甲酸(HCOOH) p K a = 3.74答:缓冲溶液的缓冲范围为pH =p K a±1,超出此范围则缓冲容量太低。
⑴pH =8.27~10.27⑵ pH = 3.89~5.89 ⑶ pH = 6.21~8.21 ⑷ pH = 2.74~4.744、0.20 mol ·L -1 NH 3 和 0.10 mol ·L -1 NH 4Cl 组成的缓冲溶液的pH 为多少? 已知p K b= 4.75。
【解】 p K a = 14.00-p K b = 14.00-4.75 = 9.25pH = p K a + lg]NH []NH [43+pH = 9.25 + lg 1--1L mol 10.0 L mol 20.0⋅⋅ = 9.555、 计算下列NH 3和[NH 4Cl 组成的不同pH 的缓冲溶液的[NH 3]/[NH 4+]缓冲比。
已知p K b = 4.75。
⑴ pH = 9.00 ⑵ pH = 8.80 ⑶ pH = 10.00 ⑷ pH = 9.60 【解】缓冲比的计算可利用Henderson —Hasselbalch 方程式:p K a = 14.00-p K b = 14.00 - 4.75 = 9.25 pH =p K a +lg]NH []NH [43+,]NH []NH [43+=ap pH 10K -⑴ pH = 9.00: [NH 3]/[NH 4+] = 0.56 ⑵ pH = 8.80: [NH 3]/[NH 4+] = 0.35 ⑶ pH = 10.00: [NH 3]/[NH 4+] = 5.6 ⑷ pH = 9.60: [NH 3]/[NH 4+] = 2.26、 一个由 0.25 mol · L -1 KHCO 3 和 0.32 mol · L -1 K 2CO 3组成的缓冲溶液,H 2CO 3是二元酸: K a1= 4.5⨯10-7;K a2= 4.7⨯10-11⑴ 那一个K a 对于这个缓冲溶液是更重要? ⑵ 这个缓冲溶液的pH 为多少?【解】组成缓冲溶液的缓冲对为KHCO 3 和 K 2CO 3,其中共轭酸为HCO 3-;共轭碱为CO 32- 。
⑴ 计算缓冲溶液pH 的Henderson —Hasselbalch 方程式:pH =p K a +lg)HA ()(A n n -式中K a 为共轭酸的酸常数,所以K a2 = 4.7⨯10-11对于这个缓冲溶液更重要。
⑵ pH =p K a2(H 2CO 3) + lg]H CO[]CO [323--pH= -lg(4.7⨯10-11) + lgL mol 0.25 L mol 0.321--1⋅⋅ = 10.447、 用0.055mol ·L -1KH 2PO 4和0.055mol ·L -1Na 2HPO 4两种溶液配成pH 近似值为7.40的缓冲溶液1 000mL ,问需取上述溶液各多少毫升? p K a (H 2PO 4-) = 7.21【解】相同浓度共轭酸、碱组成缓冲溶液的配制,缓冲溶液pH 值的计算可利用Henderson —Hasselbalch 方程式(3-4):pH = p K a + lg )PO H ()HPO(4224--V V 7.40 = 7.21 + lg)PO H ()HPO(4224--V V)PO H ()HPO(4224--V V =10)21.740.7(-=1.55V (H 2PO 4- ) + V (HPO 42-) = 1 000 mLV (H 2PO 4- ) = 392 mL V (HPO 42-) = 608 mL8. 阿司匹林(乙酰水杨酸、以Hasp 表示)以游离酸(未解离的)形式从胃中吸收,若病人服用解酸药,调整胃容物的pH 值为2.95,然后口服阿司匹林0.65g 。
假设阿司匹林立即溶解,且胃容物的pH 不变,问病人可以从胃中立即吸收的阿司匹林为多少克(乙酰水杨酸的M r =180.2、p K a =3.50)?解:pH = p K a + lgHAsp)()Asp (-n n = 3.50 + lgHAsp)()Asp (-n n =2.95HAsp)()Asp (-n n = 0.28又:n (Asp -) + n (HAsp) =1-molg 180.2g 65.0⋅ = 0.00361 moln (HAsp) = 0.00281mol被吸收的阿司匹林的质量m = 0.00281 mol ×180.2 g ·mol -1 = 0.51 g9、配制pH =7.40的缓冲溶液1 500 mL 。
⑴ 今有缓冲系CH 3COOH-CH 3COONa 、KH 2PO 4-Na 2HPO 4、NH 4Cl-NH 3,问选用何种缓冲系最好?⑵ 如选用的缓冲系的总浓度为0.200 mol ·L -1,需要固体共轭酸和固体共轭碱物质的量为多少 (假设不考虑体积的变化)?【解】⑴ 由于p K a (H 2PO 4-) = 7.21,更接近所需缓冲溶液的pH ,在相同总浓度下缓冲容量最大,所以选择KH 2PO 4-Na 2HPO 4缓冲系。
⑵ pH = p K a (H 2PO 4-) + lg)PO H ()HPO(4224--n n7.40 = 7.21 + lg)PO H ()HPO (4224--n n)PO H ()HPO(4224--n n =10)21.740.7(-=1.55n (总)= )HPO(24-n + )PO H (42-n = 0.200 mol ·L -1×1.5L = 0.3 mol )HPO(24-n = 0.182 mol)PO H (42-n = 0.118 mol10、 溶解有NH 4Cl 和 NH 3 的溶液中NH 3 的浓度为0.500 mol · L -1,并且溶液的pH 是 8.95,p K a (NH 4+) = 9.25。
⑴ 计算NH 4+的平衡浓度⑵ 当4.00g 的 NaOH(s)被加入到1.00 L 的此溶液后,pH 为多少? (忽略体积的变化) 【解】⑴ 计算可利用Henderson —Hasselbalch 方程式(3-1)pH =p K a +lg]NH []NH [43+8.95= 9.25 + lg ]NH[ L mol 500.04-1+⋅[NH 4+]=1.0 mol·L -1⑵ 4.00g 的 NaOH(s)的物质的量n = 0.100 molpH =p K a + lg)NaOH ()NH ()NaOH ()NH (43n n n n -++= 9.25 + lgmol100.01.00mol 0.100mol mol 500.0-+= 9.0711、单纯性酸碱失衡主要靠血气分析诊断,根据pH 的变化可判断酸中毒还是碱中毒。
临床检验测得三人血浆中HCO 3-和溶解的CO 2的浓度如下:⑴ [HCO 3-]=24.0 mmol·L -1、[CO 2(aq)]=1.20 mmol·L -1 ⑵ [HCO 3-]=21.6 mmol·L -1、[CO 2(aq)]=1.34 mmol·L -1 ⑶ [HCO 3-]=56.0 mmol·L -1、[CO 2(aq)]=1.40 mmol·L -1试计算三人血浆的pH ,并判断何人属正常,何人属酸中毒(pH <7.35=,何人属碱中毒(pH >7.45)。
p K a1,[H 2CO 3]=6.10(37℃)。
【解】CO 2(aq)是共轭酸;HCO 3-是共轭碱:pH =p K a1[CO 2(aq)] + lg)]aq (CO []HCO[23-=6.10 + lg)]aq (CO []HCO[23-⑴ pH =6.10 + lg 1--1L mmol 20.1L mmol 0.24⋅⋅ = 7.40 正常⑵ pH =6.10 + lg 1--1L mmol 34.1L mmol 6.21⋅⋅ = 7.31<7.35 酸中毒 ⑶ pH =6.10 + lg 1--1Lmmol 40.1L mmol 1.56⋅⋅ =7.70>7.45 碱中毒12、 由184 mL 0.442 mol · L -1 HCl 和 0.500L 0.400 mol · L -1 NaAc 混合形成的缓冲溶液,已知p K a (HAc) = 4.76,问:⑴ 此缓冲溶液的pH 为多少?⑵ 多少质量KOH 固体加到 0.500 L 此缓冲溶液可以使pH 改变0.15 (∆pH = 0.15)? 【解】⑴ 此缓冲溶液的pH 计算可利用Henderson —Hasselbalch 方程式(3-3)pH = p K a + lg )H A c ()Ac (n n -pH =4.76 + lgL184.0L mol 442.0L184.0L mol 442.0L 500.0L mol 400.01--1-1⨯⋅⨯⋅-⨯⋅ = 4.92⑵ [Ac -] =L184.0L 500.0L184.0L mol 442.0L 500.0L mol 400.0-1-1+⨯⋅-⨯⋅= 0.173 mol · L -1[HAc] = L184.0L 500.0L 184.0L mol 442.0-1+⨯⋅= 0.119 mol · L -1加入KOH 后缓冲溶液时pH :pH = p K a + lg)K OH ()HAc ()KOH ()Ac (n n n n -+-4.92 + 0.15 = 4.76 + lg)K OH (5L .0L mol 119.0)KOH (0.5L L 0.173mol 1--1n n -⨯⋅+⨯⋅)KOH (5L .0L mol 119.0)KOH (0.5L L 0.173mol 1--1n n -⨯⋅+⨯⋅= 2.04n (KOH) = 0.0115mol m (KOH 固体) = 0.64g13、 柠檬酸(缩写为H 3Cit )及其盐为一种多元酸缓冲系,常用于配制供培养细菌用的缓冲溶液。