醫學化學實驗
一、 化學試劑及有關知識
化學試劑的種類很多，世界各國對化學試劑的分類和分級的標準有所區別。我國化學試劑產品有國家標準(GB)、化工部標準(HG)及企業標準(QB)三級。
(一)化學試劑分類
化學試劑產品成千上萬種，按其用途可分為—般試劑、標準試劑、高純試劑、專用試劑、指示劑和試紙、有機合成試劑、生化試劑、臨床試劑等。下面簡單介紹其中幾種：
1. 一般試劑 一般試劑是實驗室最普遍使用的試劑，按其雜質含量的多少可分為四個等級。一般試劑的級別、規格、標志以及適用范圍見表28-1。
2. 標準試劑 標準試劑是衡量其他(欲測)物質化學量的標準物質，其特點是主體含量高而準確可靠。標準試劑一般由大型試劑廠生產，并嚴格按照國家標準檢驗。
3. 高純試劑 高純試劑的主體含量與優級純試劑相當，但雜質含量比優級純和基準試劑都低，而且規定檢測的雜質項目比同種優級純或基準試劑多1～2倍。高純試劑主要用于微量或痕量分析中試樣的分解及試液的制備。高純試劑也屬于通用試劑，例如HCl、HF、HClO4、HNO3、H2SO4等。
4 . 專用試劑 專用試劑即具有專門用途的試劑。與高純試劑相似，專用試劑不僅主體含量較高，而且雜質含量很低；與高純試劑不同的是，在特定用途中有干擾的雜質成分只需控制在不致產生明顯干擾的限度以下，各類儀器分析中所用試劑如色譜分析標準試劑、氣相色譜載體及固定液、液相色譜填料、薄層分析試劑、紫外及紅外光譜純試劑、磁共振波譜分析用試劑等均是專用試劑。
(二) 化學試劑的選用
實驗時根據實驗的要求，例如分析方法的靈敏度和選擇性、分析對象的含量及對分析結果準確度的要求等，合理地選用相應級別的化學試劑。由于不同規格的同一種試劑其價格相差很大，因此，在滿足實驗要求的前提下，選用試劑的級別應就低不就高，以免造成浪費。試劑的選用要考慮以下幾點：
1． 滴定分析中常用的標準溶液，一般先用A．R．試劑粗配，再用工作基準試劑進行標定。在對分析結果要求不是很高的實驗中，也可用G．R．或A．R．試劑替代工作基準試劑。滴定分析中所用的其他試劑一般為分析純的。
2． 就主體含量而言，G．R．和A．R相同或相近，只是雜質含量不同。如果實驗對所用試劑的主體含量要求高，例如常量化學分析，則應選用A．R．試劑；如果對試劑雜質含量要求嚴格，則應選用G．R．試劑。
3． 儀器分析實驗中一般選用G．R、A．R．或專用試劑，測定痕量成分時應選用高純試劑。
4． 如果現有試劑的純度不能達到某種實驗要求時，往往進行一次至多次提純后再使用。常用的提純方法有蒸餾法(液體試劑)和重結晶法（固體試劑）。
5． 有機化學實驗離不開有機溶劑及試劑，溶劑不僅作為反應介質，在產物的純化和后處理中也經常使用。市售的有機溶劑、試劑有工業級、化學純和分析純等各種規格，純度愈高，價格愈貴。
在有機合成中，常常根據反應的特點和要求，選擇適當規格的溶劑和試劑，以便使反應能夠順利地進行。某些有機反應對溶劑和試劑的要求較高,即使微量雜質或水分的存在，也會影響反應的速率、產率甚至成敗。因此，了解有機反應中常用溶劑、試劑的性質及純化方法也是十分重要的。
(三) 化學試劑的貯存
化學試劑的貯存也是實驗室人員的一項重要工作。在一般的實驗室中不宜保存過多易燃、易爆和有毒的化學試劑，應根據用量隨時申購領取。為防止化學試劑失效變質，甚至引發事故，一般的化學試劑應貯存在通風良好、干凈、干燥的房間，并注意防止水分、灰塵和其他物質的污染。同時要根據試劑的性質采取相應的貯存方法：
1． 見光易分解的試劑，如AgNO3、KMnO4、CHCl3、CCl4、H2O2等。
2． 與空氣接觸易氧化的試劑，如SnCl2、FeSO4等。
3． 易揮發的試劑，如乙醇、乙醚、丙酮、乙酸乙酯等均應儲于棕色瓶中，并置于陰暗處。
4． 容易侵蝕玻璃的試劑，如氫氟酸、含氟鹽、苛性堿等應貯存于塑料瓶中，盛堿的瓶子要用橡皮塞，不能用磨口塞。
5． 吸水性強的試劑，如無水碳酸鈉、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氯化鈣、過氧化鈉、濃硫酸等瓶口應嚴格密封。
6． 相互作用的試劑，如揮發性的酸和氨、氧化劑和還原劑應分開存放。
7． 易燃和易爆的試劑，如苯、乙醚、丙酮等易燃試劑應貯存于陰涼通風、不受陽光直射的地方；易爆炸類試劑如苦味酸、高氯酸和高氯酸鹽、過氧化氫以及高壓氣體等，應放在低溫處保存，不得與易燃物放在一起，移動或啟用時不得劇烈震動，高壓氣體的出氣口不準對著人。
8. 劇毒試劑，如氰化物、砒霜、升汞、氯化鋇等，應放在保險柜中，設雙門專人保管，取用時須兩人在場，并做好記錄，以免發生事故。
9． 特殊試劑應采取特殊貯存方法。如需低溫貯存的試劑，必須存放在冰箱中；經干燥或灼燒至恒重的工作基準試劑應貯存于干燥器中；金屬鈉應密封于液體石蠟中；白磷要浸在水中等。
(四) 化學試劑的取用
在實驗室分裝化學試劑時，一般是固體試劑裝在廣口瓶中，液體試劑或配制的溶液盛放在細口瓶或滴瓶中，見光易分解的試劑(如AgNＯ３、KMnＯ4、H2Ｏ２、CH3Cl等)則應盛放在棕色瓶內。每一試劑瓶上都應貼上標簽，標明試劑的名稱、規格或濃度以及日期。
并在標簽外面涂上一薄層蠟來保護它。實驗時，可根據需要取用各種試劑。取用試劑之前，應看清標簽，以免用錯試劑。取用時，先打開瓶蓋(塞)將其反放在實驗臺上。如果瓶塞不是平頂的而是扁平的，可用食指和中指將其夾住或放在潔凈的表面皿上，絕對不能把它橫置臺上以免玷污。
取完試劑后應及時蓋上瓶蓋(塞)，絕對禁止將瓶蓋(塞)張冠李戴，然后將試劑瓶標簽朝外放至原處。值得指出的是，不能用手接觸化學試劑；取用試劑時要注意節約，用多少取多少；有回收價值的應放入回收瓶中。
1． 固體試劑的取用
(1)要用潔凈、干燥的藥匙取用。藥匙的兩端分別為大小兩個匙，取大量固體時用大匙，取少量固體時用小匙。應專匙專用。用過的藥匙必須洗凈、擦干后才能再使用，以免玷污試劑。
(2)注意不要多取，多取的試劑不能倒回原瓶，可放在指定容器中供他人使用。
(3)往試管(特別是濕試管)中加入固體試劑時，可用小藥匙或將藥品放在對折的紙條上，再伸進試管2／3處，然后再將試管豎直，藥品可全部落到試管底部。加入塊狀固體時，應將試管傾斜，讓其沿管緩慢滑下，以免砸破試管底。
(4)若固體的顆粒較大，可在潔凈、干燥的研缽中研細。注意研缽中所盛固體的量不得超過研缽容量的1／3。
(5)若取用一定質量的固體試劑，可根據固體的性質及要求的質量精度，把固體放在干凈的紙、表面皿、小燒杯或稱量瓶內等，于臺秤或分析天平上稱量。
(6)有毒藥品要在教師指導下取用。
2． 液體試劑的取用
(1)從滴瓶中取用液體試劑時，要用滴瓶中的滴管。使用時，先把滴管提離液面，用手指捏緊橡皮頭排出空氣，再把滴管插入試劑中，放松手指即可吸入試劑。
將試劑滴入試管時，須用拇指、食指和中指夾住滴管，將它懸空在試管口的上方滴加，決不能將滴管伸進試管中或觸及管壁，以免玷污滴管。用后將滴管放回原滴瓶中，不可錯放。裝有試劑的滴管不得平放或管口向上斜放，以免試劑流入橡皮頭中，腐蝕橡皮頭，污染試劑。
(2)從細口瓶中取用液體試劑時，用傾注法。先將瓶塞取下，反放在臺面上，左手持盛接的容器(如試管、量筒等)，右手握住試劑瓶上貼標簽的一面(以免傾注液體時弄臟標簽)，拿起瓶子并逐漸傾斜，使瓶口靠住容器壁，將試劑緩緩倒入容器中，或沿著潔凈的玻璃棒注入燒杯中。
倒出所需量后，將試劑瓶口在容器上靠一下，再慢慢豎起瓶子。以免遺留在瓶口的液滴流到瓶的外壁。多取的試劑絕對不能倒回原瓶。
(3)定量量取液體試劑時,可用量筒或移液管。如果不需準確量取，則不必用量筒或移液管，只要學會估計從瓶中取出的液體量即可。如定性分析實驗中用滴管取用液體，lml相當多少滴，5ml溶液占試管容積的幾分之幾等。一般要求倒入試管中的溶液量不超過其容積的1／3。
(五) 化學危險品的分類
危險化學品等有毒有害物質是我國一種十分重要同時又是實行國際管制的特殊商品，根據海關統計，每年我國危險化學品等有毒有害物質的進出口種類有3000余種，金額在400億美元以上，大量危險化學品等有毒有害物質的輸入對我國的環境和人民身體健康帶來了越來越嚴重的影響。
由于種種原因，我國危險化學品在國內外每年發生的各類安全事故多達上百起。所以,了解和化學危險品的安全知識是非常重要的。根據國標(GB13690-92)我國將化學危險品共分八大類（有資料分為九類，增加第九類，即雜類）：
1類：爆炸品，如TNT、三硝基苯酚等。
2類：壓縮氣體或液化氣體，如氫氣、環氧乙烷等。
3類：易燃液體，如乙醚、丙酮、石油醚、乙醇等。
4類：易燃固體，自燃物品和遇濕易燃物品，如白磷、金屬鈉等。
5類：氧化劑和有機過氧化物，如H2O2，KMnO4等。
6類：毒害品和感染物品，如氰化物、砷化物等。
7類：放射性物品，如60Co，3H等。
8類：腐蝕品，如強酸、強堿等。
二、酸堿標準溶液的配制和酸堿滴定
配制酸堿并確定其濃度是化學和生物學實驗室中最基本的操作，也是從事各類研究時經常進行的基礎工作。本實驗分兩個部分：
（一）酸堿標準溶液的配制和比較
【實驗目的】
1. 掌握間接法配制酸、堿溶液的方法；
2. 學習酸(堿)式滴定管的操作方法。
【實驗原理】
NaOH容易吸收空氣中的水蒸氣及CO2。鹽酸則易揮發放出HCl氣體故它們都不能用直接法配制標準溶液，只能用間接法配制，然后用基準物質標定其準確濃度。當酸堿反應達到理論終點時， CNaOHVNaOH=CHClVHCl通常在誤差允許的情況下，根據酸堿溶液的體積比，只要確定其中任意一種溶液的濃度，即可算出另一溶液的準確濃度。
【實驗內容】
1. 間接法配制酸堿溶液；
2. 酸堿標準溶液比較滴定。
【試劑與器材】
1． 儀器 500mL玻璃塞細口瓶，10mL量筒，500mL橡皮塞細口瓶，250mL燒杯，臺秤，50mL酸式滴定管，50mL堿式滴定管，250mL錐形瓶。
2． 試劑 NaOH固體，濃HCl，0.1mol／L HCl，0.1mol／L NaOH，0.05％甲基橙，0.1％酚酞。
【實驗方法與步驟】
1． 配制HCl溶液 用潔凈量筒量取3.5mL濃HCl，用蒸餾水稀釋至500mL后，轉入磨口試劑瓶中，蓋好瓶塞，充分搖勻，貼好標簽備用。
2． 配制NaOH溶液 用燒杯由臺天平迅速稱取2g固體NaOH，加約30mL無CO2的蒸餾水溶解，稀釋至500mL，轉入橡皮塞試劑瓶中，蓋好瓶塞，搖勻，貼好標簽備用。標簽寫明：試劑名稱、濃度、配制日期、專業、姓名。
3. 滴定練習
（１） 由“堿管”放出10mL0.1mol ／ L NaOH溶液于錐形瓶中，加10mL蒸餾水，再加入1～2滴甲基橙指示劑，用0.1mol ／ L HCl溶液滴定至由黃色變橙色。
（２） 由“酸管”放出10mL 0.1mol ／ L HCl溶液于另一錐形瓶中，加l0mL蒸餾水，再加1滴酚酞指示劑，用0.1mol ／ L NaOH溶液滴定至終點(微紅)，0.5min不褪色。
（３）酸堿相互回滴，反復辨認終點顏色，控制好滴定速度。
4． 酸堿標準溶液比較滴定
（１） 將酸(堿)式滴定管分別裝好“標準溶液”至零刻度以上，并調整液面至“0.00”刻度附近，準確記錄初讀數。
（２） 由堿管以10mol ／ L min的流速放出20ml(讀準至0.01 mL)的NaOH 溶液至錐形瓶中，加1～2滴甲基橙，用HCI標準溶液滴定至溶液由黃色變成橙色，記錄所耗HCI溶液的體積。
（３） 平行測定2～3次。(每次測定都必須將酸、堿溶液重新裝至滴定管的零刻度線附近。
【注意事項】
1． 注意終點時滴定速度；
2． 學會半滴操作；
3． 判斷終點，注意掌握0.5min不褪色；
4． 環保提示：HCI易揮發，有刺激性，注意通風，酸、堿溶液排放前要中和。
【數據處理】
思 考 題
1． 本實驗中配制酸堿標準溶液時，試劑只用量筒量取或天平稱取，為什么?
2． 稀釋所用蒸餾水是否需準確量取?
3． 用HCl溶液滴定NaOH溶液，甲基橙變色時，pH范圍是多少，此時是否為化學計量點?
（二）酸堿標準溶液的標定
【實驗目的】
1． 學會以碳酸鈉為基準物質標定鹽酸，再用已標定的鹽酸滴定氫氧化鈉溶液準確濃度的方法；
2. 掌握容量瓶、移液管和分析天平的使用方法。
【實驗原理】
NaCO3+2HCI=H2O+CO2+NaCI
HCI+NaOH= NaCI+ H2O
【實驗試劑與器材】
1. 儀器 分析天平，50mL酸式滴定管，50mL堿式滴定管，250mL錐形瓶，200mL容量瓶，小燒杯，50mL量筒，25mL移液管。
2. 試劑 干燥的基準碳酸鈉，待標定的0.1mol ／ L HCl，0.05％甲基橙。
【實驗方法與步驟】
1. 基準物質碳酸鈉溶液的配制 在分析天平上用差減法準確稱取0.9～1.2g基準碳酸鈉于干凈小燒杯中，加20～30mL蒸餾水溶解,然后小心轉入200mL容量瓶中,用少量蒸餾水淋燒杯3～4次，洗液全部轉入容量瓶中，然后加蒸餾水至刻度，混勻,計算出準確濃度，貼上標簽備用。
2. 用碳酸鈉標準溶液標定0.1mol／L HCl 溶液的準確濃度 取酸式滴定管用待標定的0.1mol／L HCl淋洗2～3次,然后裝入該溶液至液面在0.00mL刻度處。另取25mL移液管用上面配制的基準物質碳酸鈉溶液淋洗2～3次，然后吸取該溶液25.00mL放入潔凈的錐形瓶中。
用少量蒸餾水將瓶壁上的碳酸鈉溶液沖下,加甲基橙指示劑1～2滴,用0.1mol／L HCl滴定至溶液由黃色變為橙色,記錄滴定管讀數。同法重復2～3次，并計算出HCl的準確濃度。并結合實驗（一），推算出0.1mol／L NaOH的準確濃度。
【數據處理】
思 考 題
1. 移液管和量筒都是量取液體的量器,它們能否相互代用?
2. 為什么要用差量法稱取基準碳酸鈉?
3. 怎樣減少和消除實驗誤差?
三、果品總酸度的測定
食品中的有機酸影響食晶的香味、顏色、穩定性和質量的好壞。當然，植物食品的酸度在不同的地域和不同的階段或因其成熟程度和生長條件不同而異。如葡萄，未成熟時主要是蘋果酸，隨著果實的成熟，蘋果酸含量減少，酒石酸含量增加，最后酒石酸變成酒石酸鉀。
此外，測定果蔬的酸度和糖的相對含量比，可以判斷其成熟度。如柑橘類水果的糖酸比，已用于判斷柑橘的成熟度。有機酸是果蔬的特有成分，它的存在，增加果蔬酸味。
果蔬中含有的酸種類很多——有機酸、無機酸、酸式鹽以及某些酸性有機化合物(如單寧、蛋白質分解產物和果膠質分解產物等)，當然也包括最重要的Vc成分抗壞血酸。通常，無機酸呈中性鹽狀態存在于果蔬中，而有機酸部分呈游離狀態，部分呈酸式鹽狀態。
食品中酸性成分各異，某些生活中的日用品也和食品一樣，有其最合適的酸度要求。測定果品中的酸度有助于了解酸堿滴定在我們日常生活中的實際應用。
【實驗目的】
1． 學習酸堿滴定法的方法、原理與應用。
2． 了解食品在測定前的一般處理方法。
【實驗原理】
水果中富含有機酸，如乙酸、檸檬酸、蘋果酸、酒石酸等，這些有機酸可以用堿標準溶液滴定，以酚酞為指示劑。根據所消耗的堿濃度和體積，即可求出果品中的總酸度：
有機酸%= CNaOH·VNaOH K/Mx×100%
式中： Mx為實際滴定的試樣量(g)；
VNaOH為滴定果品本身所消耗的NaOH標液量(ml)；
CNaOH為滴定果品NaOH濃度(mol／L)；
K為有機酸基本單元的式量MB×10-3，其取值參考下表
分析蕓香科柑橘類果實和越橘科漿果時按檸檬酸計算。分析果、核果類及大部分漿果類時按蘋果酸計算。由于果品中酸值較低，故應對所用去離子水作空白實驗。
【實驗試劑與器材】
1． 儀器 電子天平(準至0.01g)，堿式滴定管，錐形瓶，勻漿器，250ml容量瓶，燒杯， 過濾裝置，移液管。
2． 試劑 NaOH固體(或標液)，酚酞指示劑，水果樣品。
【實驗步驟與方法】
取甜橙，去皮去膜去絡去核，將剩余部分置于研缽中，搗碎，稱取制成糊狀的果肉約20g(準至小數后兩位)于潔凈干燥的小燒杯中，用紗布過濾至小錐形瓶中，再將紗布擠干，得到的汁液再用棉花過濾。將汁液定容在250mL容量瓶中，搖勻。移取25.00ml濾液于錐形瓶中，加1~2滴酚酞指示劑，以NaOH標液(V)滴定至終點(粉紅色，且0.5min不褪色)。平行測定2~3次。
另移取25.00mL去離子水，以NaOH標液滴定至酚酞終點。平行測定2~3次。
【數據處理】
思 考 題
1. 做空白實驗的目的是什么?
2． 測定時，用什么儀器稱取果品試樣?
3． 本測定中，將樣品殘渣也一起進行定容，對結果有無影響?
4． 新制橙汁與橙汁上清液的pH有差別嗎?通過對比實驗來比較。
5． 果品的口感和酸度是什么關系?
四、考馬斯亮藍微盤比色法測定蛋白質含量
【實驗目的】
1. 學習考馬斯亮藍（Coomassie Brilliant Blue ，CBB）法測定蛋白質濃度的原理和方法。
2. 學會標準曲線的制作方法。
【實驗原理】
考馬斯亮藍G-250存在兩種不同的顏色形式，紅色和藍色。它和蛋白質通過范德華力結合，在一定蛋白質濃度范圍內，蛋白質和染料結合符合比爾定律（Beer?蒺s law）。此染料與蛋白質結合后顏色由紅色形式變為藍色形式，最大光吸收由465nm變成595nm，通過測定595nm處光吸收的增加量可知與其結合蛋白質的量。
蛋白質和染料結合是一個很快的過程，約2min即可反應完全，呈現最大光吸收，并可穩定1h，之后蛋白質和染料復合物發生聚合并沉淀出來。
蛋白質和染料復合物具有很高的消光系數，使得在測定蛋白質濃度時靈敏度很高，在測定溶液中含蛋白質5μg/mL時就有0.275光吸收值的變化，比Lowry法靈敏4倍，測定范圍為10～100μg蛋白質，微量測定法測定范圍是1～10μg蛋白質。
此反應重復性好，精確度高，線性關系好。此方法干擾物少，研究表明：NaCl，KCl，MgCl2，乙醇，（NH4）2SO4無干擾。強堿緩沖液在測定中有一些顏色干擾，這可以用適當的緩沖液對照扣除其影響。
考馬斯亮藍(CBB) 法由于方法簡單, 顯色劑單一, 反應迅速等更被常用。但對于大批量而蛋白質含量又少的樣品測定, 常量法 (MC) 測定比較費時、費試劑, 且CBB與蛋白質結合物易吸附在比色杯上, 不易清洗, 重復使用會影響測定結果。因此, 我們建立了考馬斯亮藍酶聯免疫檢測儀微盤比色測定法(MPC)。
【實驗試劑與器材】
1. 儀器 試管，試管架，移液管（0.1ml及5ml），移液器(10μl可調, 200μl可調)，玻璃均漿器，眼科剪，鑷子，天平，分光光度計，96孔板，酶聯免疫檢測儀。
2. 試劑及其配制
（1）考馬斯亮藍試劑 考馬斯亮藍G 250 100mg溶于50ml 95%乙醇中，加入100ml 85%磷酸，用蒸餾水稀釋至1000ml，用濾紙過濾避光保存備用。
（2）標準牛血清白蛋白(BSA)溶液 蛋白濃度為0.5g／l, 以生理鹽水配制。
（3）生理鹽水。
【實驗方法與步驟】
1. 樣品制備 頸椎脫臼處死小鼠，剖腹取小鼠肝組織,用生理鹽水制成5g／L的勻漿。如有塊狀不溶物，會造成加樣誤差，應先以500 rpm離心5min，取上清液備用。
2. 標準曲線的繪制
常量法:
在試管中分別加入BSA標準液: 12. 5， 25， 50， 75， 100， 125， 150 μl (即含BSA分別為6. 25， 12. 5， 25， 37. 5， 50， 62. 5， 75μg) ， 然后分別加生理鹽水補充使其體積為200μl，空白管加200μL 生理鹽水， 混勻后各加考馬斯亮藍顯色液4000μl，搖勻， 室溫放置5 min 后， 在595 nm比色測光密度。
微量法:
在96 孔板中分別加入BSA 標準液1. 25， 2. 50， 3. 75， 5. 00， 6. 25， 7. 50 μL (含BSA 分別為0. 625， 1. 250， 1. 875， 2. 500， 3. 125， 3. 750 μg)，再用生理鹽水補充使每孔液體體積為10 μl， 空白孔只加生理鹽水10 μl， 慢慢搖勻后，分別各加CBB 顯色液200μl搖勻， 室溫放置5 m in 后， 在酶聯免疫測定儀600 nm 直接測定吸光度。將各自測定的結果在作直線回歸，并作圖。
3. 樣品蛋白含量測定
測定方法同上，取合適體積的未知樣品液，使其測定值在標準曲線的直線范圍內。根據分別所測定的A595nm，600 nm值，從回歸方程計算出未知樣品的蛋白質濃度（mg/mL）。
4. 從測定結果計算出樣品的蛋白質濃度,并用統計學方法說明兩種測定方法的相關性。
【注意事項】
1. Tris，乙酸，2－巰基乙醇，蔗糖，甘油，EDTA及微量的去污劑如Triton X-100，SDS，玻璃去污劑有少量顏色干擾，用適當的緩沖液對照很容易除掉。但是，大量去污劑的存在對顏色影響太大而不易消除。
2. 如果測定要求很嚴格，可以在試劑加入后的5～20min內測定光吸收，因為在這段時間內顏色是最穩定的。
3. 測定中，蛋白－染料復合物會有少部分吸附于比色杯壁上，對測定結果會有一定的影響,所以常量法每測定完一樣品后要用乙醇將藍色的比色杯洗干凈。
4. 如有全波長的酶聯免疫檢測儀,測定波長就選600nm。
思 考 題
1. 考馬斯亮藍微盤比色法測定蛋白質的原理是什么?
2. 如何避免測定誤差?
3. 試比較兩種測定方法的優缺點。
五、緩沖溶液的配制及pH值測定
【實驗目的】
1. 了解緩沖溶液的配制原理及緩沖溶液的性質。
2. 掌握緩沖溶液配制和pH測定的基本方法。
【實驗原理】
溶液pH值的測定，在自然科學各個領域中都有廣泛的應用，在醫藥領域中有著非常重要的意義。例如合成或分析反應條件的控制，注射液或其他藥劑的配制等，經常需要準確測定pH值。所以溶液pH值的測定是儀器分析中普及程度非常高的一種方法。
① 基本概念 在一定程度上能抵抗外加少量酸、堿或稀釋，而保持溶液pH值基本不變的作用稱為緩沖作用。具有緩沖作用的溶液稱為緩沖溶液。
② 緩沖溶液組成及計算公式 緩沖溶液一般是由共軛酸堿對組成的，例如弱酸和弱酸鹽，或弱堿和弱堿鹽。如果緩沖溶液由弱酸和弱酸鹽 (例如HAc-NaAc)組成，則
③緩沖溶液性質 a.抗酸/堿,抗稀釋作用 因為緩沖溶液中具有抗酸成分和抗堿成分，所以加入少量強酸或強堿，其pH值基本上是不變的。稀釋緩沖溶液時，酸和堿的濃度比值不改變，適當稀釋不影響其pH值。b.緩沖容量緩沖容量是衡量緩沖溶液緩沖能力大小的尺度。
緩沖容量的大小與緩沖組分濃度和緩沖組分的比值有關。緩沖組分濃度越大，緩沖容量越大；緩沖組分比值為1時，緩沖容量最大。
【實驗試劑與器材】
1. 試劑 HAc(0.1mol／L,1 mol/L），NaAc(0.1mol／L,1mol／L)，NaH2PO4(0.1mol／L,1mol／L)，Na2HPO4(0.1mol／L,1mol／L)，NH3·H2O (0.1mol／L,1mol／L )，NH4Cl (0.1mol／L)，HCl(0.1mol／L)，NaOH(0.1mol／L，1mol／L)，pH=4的HCl，pH=10的NaOH，pH=4.00標準緩沖溶液，pH=9.18標準緩沖溶液，甲基紅溶液，廣泛pH試紙，精密pH試紙。
2． 器材 酸度計，試管，量筒(100ml，10ml)，燒杯(100ml，50ml)，吸量管(10ml)，吸水紙等。
【實驗步驟與方法】
1. 緩沖溶液的配制與pH值的測定 按照下表，通過計算配制三種不同pH值的緩沖溶液，然后用精密pH試紙和pH計分別測定它們的pH值, pH計的使用要嚴格按照儀器說明書操作,事先要用適當的pH標準物質校準。測量完畢后，將測定結果進行比較，看理論計算值與兩種測定方法實驗值是否相符(溶液留作后面實驗用)。
2. 緩沖溶液的性質
① 取3支試管，依次加入蒸餾水，pH=4的HCl溶液，pH =10的NaOH溶液各3mL，用pH試紙測其pH值，然后向各管加入5滴0.1 mol／L HCl，再測其pH值。用相同的方法，試驗5滴0.1 mol／L NaOH對上述三種溶液pH值的影響。將結果記錄在表2中。
② 取3支試管，依次加入自己配制的pH=4.0、pH=7.0、pH=10.0的緩沖溶液各3mL。然后向各管加入5滴0.1 mol／L HCl，用精密pH試紙測其pH值。用相同的方法，試驗5滴0.1 mol/L NaOH對上述三種緩沖溶液pH值的影響。將結果記錄在表2中。
③ 取5支試管，依次分別加入pH=4的HCl溶液，pH=10的NaOH溶液及pH=4.0緩沖溶液、pH=7.0緩沖溶液、pH=10.0的緩沖溶液各1ml，用精密pH試紙測定各管中溶液的pH值。
然后向各管中加入10ml水，混勻后再用精密pH試紙測其pH值，考查稀釋上述五種溶液pH值的影響。將實驗結果記錄于表2,通過以上實驗結果，說明緩沖溶液的什么性質。
3. 緩沖溶液的緩沖容量
① 緩沖容量與緩沖組分濃度的關系 : 取兩支大試管，在一試管中加入0.1 mol／L HAc和0.1 mol／L NaAc各3ml，另一試管中加入1 mol／L HAc和1 mol／L NaAc各3ml，混勻后用精密pH試紙測定兩試管內溶液的pH值(是否相同)？在兩試管中分別滴入2滴甲基紅指示劑，溶液呈何色？(甲基紅在pH<4.2時呈紅色，pH>6.3時呈黃色)。
然后在兩試管中分別逐滴加入1 mol／L NaOH溶液(每加入1滴NaOH均需搖勻)，直至溶液的顏色變成黃色。記錄各試管所滴入NaOH的滴數，說明哪一試管中緩沖溶液的緩沖容量大。
② 緩沖容量與緩沖組分比值的關系: 取兩支大試管，用吸量管在一試管中加入NaH2PO4和Na2HPO4各10ml，另一試管中加入2ml 0.1mol／L NaH2PO4和18ml 0.1mol／L Na2HPO4，混勻后用精密pH試紙分別測量兩試管中溶液的pH值。
然后在每試管中各加入1.8mlmol／L NaOH，混勻后再用精密pH試紙分別測量兩試管中溶液的pH值。說明哪一試管中緩沖溶液的緩沖容量大?
思 考 題
1. 為什么緩沖溶液具有緩沖作用？
2. NaHCO3溶液是否具有緩沖作用，為什么？
3. 用pH計測定溶液pH值時，已經標定的儀器，“定位”調節是否可以改變位置，為什么？
4. 如何配制一個pH=7.4的0.1 mol ／ L NaH2PO4 -Na2HPO4緩沖溶液?試畫出簡單框圖。
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