专业课程设计第四章缓冲溶液文档格式.docx
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基础教材:
魏祖期主编《基础化学》第八版,人民卫生出版社,3月。
自学资源:
1、《无机化学》许善锦主编,人民卫生出版社.
2、《基础化学》第五版.魏祖期主编,人民卫生出版社.
3、《基础化学》徐春祥主编,高等教育出版社.
4、《现代化学基础》朱裕贞主编,化学工业出版社.
5、《现代化学基础》胡忠鲠主编,高等教育出版社.
教学目标:
(一)知识目标:
1.掌握缓冲溶液概念、组成和作用机制;
影响缓冲溶液pH原因、Henderson-Hasselbalch方程式及应用;
缓冲容量概念、影响原因及相关计算。
2.熟悉缓冲溶液配制标准、方法和步骤;
血液中关键缓冲系及其在稳定血液pH过程中作用。
3.了解医学上常见缓冲溶液配方和标准缓冲溶液组成。
(二)能力目标:
经过本章节学习,使学生初步掌握缓冲溶液组成、缓冲溶液缓冲机理、缓冲溶液配制方法、缓冲溶液PH值计算、缓冲范围、影响缓冲容量原因和缓冲溶液在医学上应用等等,培养学生独立分析问题和处理问题能力。
(三)情感目标
经过缓冲溶液学习,
学生特点分析:
本课程针对临床专业大一学生开设,学生在中学阶段选修课程部分内容不讲解,知识结构不系统,在讲解时要精讲,并结合临床专业实例,调动学生主动性,培养她们学习化学课程爱好。
教学关键:
1.缓冲溶液概念、组成和缓冲作用机理;
影响缓冲溶液pH原因及缓冲溶液pH计算;
缓冲溶液配制标准、方法和步骤;
缓冲容量概念及缓冲容量相关计算。
教学难点:
1.缓冲容量概念及缓冲容量相关计算。
2.缓冲正确选择。
处理方法和处理方法:
1.经过试验教学设置相关试验内容,让学生首先了解缓冲容量概念和影响缓冲容量原因,然后经过结合试验结果讲述这些原因对缓冲容量影响情况,而且引出怎样计算缓冲容量。
2.经过医学上实例说明所选择缓冲对,然后经过计算得出缓冲溶液PH值,再说明决定缓冲溶液PH值原因,进而指出怎样选择缓冲对。
教学内容和教学活动:
本章内容知识点多,过程中能够采取多个教学活动,比如人体中关键缓冲系、人体怎样经过呼吸调整本身PH值基础恒定不变,小孩为何消化能力比成人差等等,均能够采取设问,然后经过平衡移动等来进行解释。
增强学生经过化学原理来解释部分现实问题能力,培养她们处理问题能力。
教学媒体选择和使用方法:
经过动画展示向加有酚酞NaAc溶液和NaAc-HAc溶液中加入氢氧化钠溶液,溶液颜色深浅差异,说明这两种溶液性质上差异,经过讲解引出NaAc-HAc溶液含有缓冲作用,同时能够调动学生学习主动性。
教学反思和评价:
基础概念学生易接收,不过缓冲正确选择是难点,应该关键从缓冲溶液PH值计算公式入手,关键讲解影响缓冲溶液PH关键原因为缓冲对中共轭算,所以总结出确定缓冲正确首要问题是依据所需要PH,选择最靠近此PHKa共轭酸,随之算共轭碱也确定,缓冲对随之确定。
然后经过举例进行加强,可取得很好教学效果。
板书设计和课件:
本课程采取自制多媒体课件,经过大量图片进行感官刺激,达成增强学生记忆公告目标。
板书设计以下:
第四章缓冲溶液
第一节缓冲溶液及缓冲机制
一、缓冲溶液
二、缓冲机制
四、缓冲溶液组成
第三节缓冲容量和缓冲范围
一、缓冲容量β=
二、影响缓冲容量原因β=2.303×
[HB][B-]/c总
三、有效缓冲范围PH=PKa±
1
第四节缓冲溶液配制
二、标准缓冲溶液
第五节血液中缓冲系
教学改革:
1.
2.
陕西中医学院《医用化学》课程设计(续页)
时间
分配
教学关键、内容和步骤
板书提要、课堂提问、举例关键点
教学方法和手段
5min
20min
10min
第四章缓冲溶液
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,尤其在生物体内调整酸碱平衡等方面起着关键作用。
下面,我们经过经过一个对比试验:
相同浓度HCl和HAc-NaAc溶液中加入氢氧化钠,用PH值试纸测试溶液PH改变情况?
来说明什么缓冲溶液?
缓冲溶液性质,组成、缓冲机理、缓冲范围、,并推到出缓冲溶液pH值计算公式,探讨影响缓冲溶液缓冲容量(能力)原因,而且从中掌握怎样来配制缓冲溶液?
最终了解人体内缓冲对,及其在人体内作用?
一、缓冲溶液及其作用机制
什么是缓冲溶液?
纯水有没有抵御外加少许强酸或强碱而使溶液pH保持基础不变能力?
HAc-NaAc混合溶液是否含有抵御外加少许强酸、强碱或稍加稀释能力?
缓冲溶液及缓冲作用概念
较浓强酸、强碱是否也含有缓冲作用?
缓冲溶液为何含有缓冲作用呢?
以HAc-NaAc组成缓冲溶液为例,说明缓冲溶液作用原理。
HAc(aq)+H2O(l)
H3O+(aq)+Ac-(aq)
(大量)(大量)
当向该溶液中加入少许强酸时,Ac-离子接收H3O+传输质子使上式质子转移平衡左移,消耗掉外来H3O+离子,溶液中H3O+离子浓度没有显著地升高,溶液pH基础保持不变。
当向溶液中加入少许强碱时,OH-接收溶液中H3O+传输质子
OH-(aq)+H3O+(aq)
2H2O(l)
使HAc质子转移平衡右移,HAc分子深入解离以补充消耗掉H3O+离子,而溶液中H3O+离子浓度不会显著降低,溶液pH基础保持不变。
共轭酸HAc发挥了抵御少许外来强碱作用,故称之为缓冲溶液抗碱成份。
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深入解离产生H+可使溶液pH保持基础不变。
可见,缓冲作用是在有足量抗酸成份和抗碱成份共存缓冲体系中,经过共轭酸碱对之间质子转移平衡移动来实现。
二、缓冲溶液组成
缓冲溶液通常是由含有足够浓度、合适百分比共轭酸碱正确两种物质组成。
第二节缓冲溶液pH计算
一、缓冲溶液pH近似计算公式
弱酸(HB)及其共轭碱(B-)组成缓冲溶液中,HB和B-之间质子转移平衡为:
HB+H2OH3O++B-
pH=pKa+lg
=pKa+lg
(4-2)
因为NaB提供了大量B-,产生同离子效应,使HB解离极少,c’(HB)可忽略,故[HB]和[B-]能够分别用初始浓度c(HB)和c(B-)来表示
(4-3)
若以n(HB)和n(B-)分别表示体积V缓冲溶液中所含共轭酸碱物质量,则有
(4-4)
若使用相同浓度弱酸及共轭碱,即c(HB)=c(B-),则有
pH=
(4-5)
由以上各式可知:
(1)缓冲溶液pH关键取决于弱酸pKa,其次是缓冲比。
pKa一定,缓冲溶液pH伴随缓冲比改变而改变。
当缓冲比等于l时,pH=pKa。
(2)弱酸解离常数Ka和温度相关,所以温度对缓冲溶液pH有影响。
但温度对缓冲溶液pH影响比较复杂,在此不加以深入讨论。
(3)在一定范围内加水稀释时,缓冲溶液缓冲比不变,则由Henderson-Hasselbalch方程式计算pH也不变,即缓冲溶液有一定抗稀释能力。
原因是当缓冲溶液稀释时,H3O+离子浓度降低,B-离子浓度也同时降低,所以同离子效应减弱,促进弱酸HB解离度增大。
HB深入离解所产生H3O+离子使得溶液pH基础保持不变。
应该指出,稀释会引发离子强度改变,使HB和B-活度因子受到不一样程度影响,所以缓冲溶液pH也会随之有微小改变。
缓冲溶液pH随溶液稀释改变,通常见稀释值表示。
一、缓冲容量
任何缓冲溶液缓冲能力全部是有一定程度,即当加入强酸或强碱超出某一定量时,缓冲溶液pH值将发生较大改变,从而失去缓冲能力。
β
(4-7)
由式(4-7)可知,β为正值,单位是浓度·
pH-1。
在dna(b)和V一定条件下,pH改变值|dpH|愈小,β愈大,缓冲溶液缓冲能力愈强。
二、影响缓冲容量原因
从式(4.7)可导出缓冲容量和缓冲溶液总浓度c总、和[HB]和[B-]关系:
β=2.303×
[HB][B-]/c总(4-8)
1.总浓度对β影响
2.缓冲比对β影响
3.有效缓冲范围
4.强酸、强碱缓冲能力
为了能正确而又方便地配制所需pH缓冲溶液,科学家们曾对缓冲溶液配制进行了精密系统研究,并制订了很多配制含有正确pH缓冲溶液配方。
如:
表4-4,怎样配制pH=6.00缓冲溶液?
标准缓冲溶液性质稳定,有一定缓冲容量和抗稀释能力。
是用来校准pH计,即应用pH计测定溶液pH时,必需用标准缓冲溶液校正仪器
在表4-6中,酒石酸氢钾、邻苯二甲酸氢钾和硼砂标准缓冲溶液,全部是由一个化合物配制而成。
三、怎样配制缓冲溶液
人体内多种体液全部有一定pH范围,如胃液pH范围为1.0~3.0,尿液pH范围为4.7~8.4,相比之下血液pH范围最窄,为7.35~7.45。
血液能保持如此狭窄pH范围,关键原因是血液中存在可保持pH基础恒定多个缓冲系。
血液中存在缓冲系关键有
血浆中:
H2CO3-HCO3-、H2PO4--HPO42-、HnP-Hn-1P-(HnP代表蛋白质)
红细胞中:
H2b-Hb-(H2b代表血红蛋白)、H2bO2-HbO2-(H2bO2代表氧合血红蛋白)、H2CO3-HCO3-、H2PO4--HPO42-
在这些缓冲系中,碳酸缓冲系浓度最高,在维持血液pH正常范围中发挥作用最关键。
二氧化碳是人体在正常新陈代谢过程中产生酸性物质,溶于体液二氧化碳存在形式?
当血液中HCO3--CO2(溶解)缓冲系缓冲比等于20∶1时,血液正常pH为7.40。
若缓冲比减小至使血液pH小于7.35,则发生酸中毒(acidosis);
若缓冲比增大至使血液pH大于7.45,则发生碱中毒(alkalosis)。
若血液pH小于6.8或大于7.8,就会造成死亡。
在人体内,HCO3-是血浆中含量最多抗酸成份,所以常将血浆中HCO3-称为碱储。
总而言之,因为血液中多个缓冲系缓冲作用和肺、肾调整作用,使正常人血液pH维持在7.35~7.45狭小范围内。
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设问
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- 专业课程 设计 第四 缓冲溶液