水与缓冲液water and buffer.pptVIP

缓冲溶液 概念：缓冲溶液是一种特殊的水溶液系统。当少量的酸（H+）或碱(OH-)加入到缓冲溶液中时，溶液的pH变化很小。 组成：缓冲溶液系统由弱酸（H+供体）和它的共轭碱（H+受体）组成。 举例： CH3COOH/CH3COO- 溶液 H2PO4-/HPO42- 溶液 NH4+ /NH3 溶液 缓冲机制(以HAc—NaAc为例） 乙酸缓冲液的滴定曲线 缓冲溶液pH值的计算 弱酸（ HA）极其共轭碱（ A- ）组成的缓冲溶液中， HA和A- 的质子转移平衡为： HA A- + H + Henderson—Hasselbalch方程 pKa ： 弱酸解离常数的负对数。 [HA]和[A-]： 为平衡浓度。 [A-]/[HA]： 缓冲溶液的缓冲比。 [A-]+[HA]： 缓冲溶液的总浓度。 Henderson—Hasselbalch方程式的讨论： 缓冲溶液的pH值取决于pKa和缓冲比。 缓冲比=1时，pH = pKa。当缓冲溶液的总浓度一定时，缓冲比愈接近1，缓冲容量愈大；缓冲比愈远离1时，缓冲容量愈小。 当缓冲比大于10∶1或小于1∶10时，可认为缓冲溶液已基本失去缓冲作用的能力。一般认为pH＝pKa±1为缓冲作用的有效区 间，称为缓冲溶液的缓冲范围。 生物化学研究中常用的缓冲溶液系统 系统的组成 浓度 mol / L 缓冲范围 (pH) 甘氨酸-盐酸 0.05 2.2-3.6 柠檬酸-柠檬酸钠 0.1 3.0-6.6 乙酸-乙酸钠 0.2 3.6-5.8 磷酸氢二钠-磷酸二氢钠 0.5 5.8-8.0 磷酸氢二钠-磷酸二氢钾 0.05 4.9-8.2 Tris*-盐酸 0.05 7.1-8.9 碳酸钠-碳酸氢钠 0.1 9.2-10.8 * Tris=三羟甲基氨基甲烷 生物体的缓冲体系 生物体内发生的生物化学过程几乎都与pH 变化有关。生物体系pH的微小变化将影响许多生物化学反应的速度和方向。 生物体，特别是人及高等动物体，是一个大的缓冲体系，例如人体缓冲体系pH=7.4。细胞的胞液、血液等都是缓冲溶液。 生物体的缓冲体系主要由存在于体内的各种弱酸及其共轭碱组成。例如， 蛋白质氨基酸残基：－COOH / COO-、-NH3+ / -NH2 核酸和核苷酸： H2PO4- / HPO42- 血液： H2CO3 / HCO3- 思考题 什么是氢键？ 水与其他常见的溶剂相比有哪些特点？为什么水会有这些特点？ 为什么冰比水的密度小？如何冻存细胞才能防止细胞膜在冷冻的时候被破坏？ 什么是疏水相互作用? 缓冲溶液的缓冲范围通常在什么区间？ 官能团：双键、羟基、羰基、羧基、酯、酰胺 作用力：氢键、离子键、疏水相互作用、共价键。 * * * 水的特殊的物理性质和结构 氢键(Hydrogen bond)和疏水相互作用 (Hydrophobic interaction) 缓冲溶液的概念 缓冲溶液pH值的计算 常用的缓冲溶液 生物体的缓冲体系 第一章 水和缓冲溶液 （Water and Buffer） 与大多数溶剂相比，水具有更高的熔点、沸点和蒸发热。 水和一些常见溶剂的熔点、沸点和蒸发热 水分子的结构 氢 键 水的溶解性 亲水性和疏水性（hydrophilic and hydrophobic） 脂肪酸的结构： （a）硬脂酸 （b） 油酸 水与疏水基团的相互作用 疏水水合(Hydrophobic hydration)：向水中添加疏水物质时，由于它们与水分子产生斥力，从而使疏水基团附近的水分子之间的氢键键合增强，使得熵减小，此过程成为疏水水合。 疏水相互作用( Hydrophobic interaction) 当水与非极性基团接触时，为减少水与非极性 实体的界面面积，疏水基团之间进行缔合，这 种作用成为疏水相互作用。 HAc H+ + Ac- 抗酸成分：共轭碱 抗碱成分：共轭酸 H+ OH - Ka = [A-] [H+] [HA]