緩衝液

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當往某些溶液中加入一定量的酸和鹼時,有阻礙溶液pH變化的作用,稱為緩衝作用,這樣的溶液叫做緩衝溶液。弱酸及其鹽的混合溶液(如HAc與NaAc),弱鹼及其鹽的混合溶液(如NH3·H2O與NH4Cl)等都是緩衝溶液。

目錄 1作用原理和pH值

2緩衝能力

3配製和應用

4CO2緩衝液

枸櫞酸-磷酸氫二鈉

氨-氯化銨緩衝液 氨-氯化銨緩衝液 醋酸醋酸鈉緩衝液 醋酸-醋酸鈉緩衝液 醋酸-醋酸鈉緩衝液

醋酸-醋酸銨緩衝液 醋酸-醋酸銨緩衝液 醋酸-醋酸銨緩衝液 磷酸鹽緩衝液

1作用原理和pH值當往某些溶液中加入一定量的酸和鹼時,有阻礙溶液pH變化的作用,稱為緩衝作用,這樣的溶液叫做緩衝溶液。弱酸及其鹽的混合溶液(如HAc與NaAc),弱鹼及其鹽的混合溶液(如NH3·H2O與NH4Cl)等都是緩衝溶液。

由弱酸HA及其鹽NaA所組成的緩衝溶液對酸的緩衝作用,是由於溶液中存在足夠量的鹼A-的緣故。當向這種溶液中加入一定量的強酸時,H+離子基本上被A-離子消耗:

所以溶液的pH值幾乎不變;當加入一定量強鹼時,溶液中存在的弱酸HA消耗OH-離子而阻礙pH的變化。

2緩衝能力在緩衝溶液中加入少量強酸或強鹼,其溶液pH值變化不大,但若加入酸,鹼的量多時,緩衝溶液就失去了它的緩衝作用。這說明它的緩衝能力是有一定限度的。

緩衝溶液的緩衝能力與組成緩衝溶液的組分濃度有關。0.1mol·L-1HAc和0.1mol· L-1NaAc組成的緩衝溶液,比0.01mol·L-1HAc和0.01mol·L-1NaAc的緩衝溶液緩衝能力大。關於這一點通過計算便可證實。但緩衝溶液組分的濃度不能太大,否則,不能忽視離子間的作用。

組成緩衝溶液的兩組分的比值不為1∶1時,緩衝作用減小,緩衝能力降低,當c(鹽)/c(酸)為1∶1時△pH最小,緩衝能力大。不論對於酸或鹼都有較大的緩衝作用。緩衝溶液的pH值可用下式計算:

此時緩衝能力大。緩衝組分的比值離1∶1愈遠,緩衝能力愈小,甚至不能起緩衝作用。對於任何緩衝體系,存在有效緩衝範圍,這個範圍大致在pKaφ(或pKbφ)兩側各一個pH單位之內。

弱酸及其鹽(弱酸及其共軛鹼)體系pH=pKaφ±1

弱鹼及其鹽(弱鹼及其共軛酸)體系pOH=pKbφ±1

例如HAc的pKaφ為4.76,所以用HAc和NaAc適宜於配製pH為3.76~5.76的緩衝溶液,在這個範圍內有較大的緩衝作用。配製pH=4.76的緩衝溶液時緩衝能力最大,此時(c(HAc)/c(NaAc)=1。

3配製和應用為了配製一定pH的緩衝溶液,首先選定一個弱酸,它的pKaφ盡可能接近所需配製的緩衝溶液的pH值,然後計算酸與鹼的濃度比,根據此濃度比便可配製所需緩衝溶液。

以上主要以弱酸及其鹽組成的緩衝溶液為例說明它的作用原理、pH計算和配製方法。對於弱鹼及其鹽組成的緩衝溶液可採用相同的方法。

緩衝溶液在物質分離成分分析等方面應用廣泛,如鑒定Mg2+ 離子時,可用下面的反應

白色磷酸銨鎂沉澱溶於酸,故反應需在鹼性溶液中進行,但鹼性太強,可能生成白色Mg(OH)2沉澱,所以反應的pH值需控制在一定範圍內,因此利用NH3·H2O和NH4Cl組成的緩衝溶液,保持溶液的pH值條件下,進行上述反應。

4CO2緩衝液在高中生物中,光合作用實驗里,CO2緩衝液有吸收CO2的能力,控制變數。

人體血漿里最重要的緩衝體系是碳酸氫鹽緩衝體系是:

H2CO3= H+ + HCO3﹣

pH= pKa + lg〔HCO3﹣〕/〔H2CO3〕

在正常血漿中,〔HCO3﹣〕︰〔CO2〕= 20︰1

pH=6.10+lg20/1=7.40

人體各組織細胞代謝產生的CO2,主要通過血紅蛋白和氧合血紅蛋白的運輸作用,被迅速運到肺部排出,故幾乎不影響血漿的pH,當產生比CO2酸性更強的酸(如磷酸、硫酸乙酸等)時,血液中HCO3﹣/ CO2緩衝對便發揮緩衝作用,其中HCO3-可與代謝產生或外合產生CO2和H2O。增加的CO2大部分從肺部排出或通過血漿中蛋白質緩衝對和與之作用,,使〔CO2〕降低;減少的HCO3﹣可通過腎臟進行調節而得到補充,從而使

〔HCO3﹣〕,〔CO2〕和〔HCO3﹣〕/〔CO2〕都恢復正常。當人體新陳代謝過程中產生的鹼XX血液時,血液中的H3O+便立即與它結合生成水。H3O+的消耗有H2CO3的解離來補充,結果也使血液的pH 保持穩定

常用緩衝液配製

枸櫞酸-磷酸氫二鈉甲液:取枸櫞酸21g或無水枸櫞酸19.2g,加水使溶解成1000ml,置冰箱內保存

乙液:取磷酸氫二鈉71.63g,加水使溶解成1000ml。

取上述甲液61.45ml與乙液38.55ml,混合,搖勻,即得。

氨-氯化銨緩衝液取氯化銨1.07g,加水使溶解成100ml, 再加稀氨溶液(1→30)調節pH值至8.0,即得。

氨-氯化銨緩衝液取氯化銨5.4g,加水20ml溶解后,加濃氨溶液35ml,再加水稀釋至100ml,即得。

醋酸-醋酸鈉緩衝液取無水醋酸鈉20g,加水300ml溶解后,加溴酚藍指示液1ml及冰醋酸60~80ml,至溶液從藍色轉變為純綠色,再加水稀釋至1000ml,即得。

醋酸-醋酸鈉緩衝液取醋酸鈉18g,加冰醋酸9.8ml,再加水稀釋至1000ml,即得。

醋酸-醋酸鈉緩衝液取醋酸鈉54.6g,加1mol/L醋酸溶液20ml溶解后,加水稀釋至500ml,即得。

醋酸-醋酸銨緩衝液取醋酸銨7.7g,加水50ml溶解后,加冰醋酸6ml與適量的水使成100ml,即得。

醋酸-醋酸銨緩衝液取醋酸銨77g,加水約200ml使溶解,加冰醋酸57ml,再加水至1000ml,即得。

醋酸-醋酸銨緩衝液取醋酸銨100g,加水300ml使溶解,加冰醋酸7ml,搖勻,即得。

磷酸鹽緩衝液取0.2mol/L磷酸二氫鉀溶液250ml,加0.2mol/L氫氧化鈉溶液118ml,用水稀釋至1000ml,即得。

相關文獻不同提取緩衝液對紅樹林土壤DNA提取品質的影響-熱帶海洋學報-2011年 第2期 (30)

滴眼用利福平眼用緩衝液的選擇-安徽醫藥-2011年 第10期 (15)

鋅離子對緩衝液中槲皮素和牛血清白蛋白相互作用的影響-化學研究-2012年 第1期 (23)

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1作用原理和pH值2緩衝能力3配製和應用4CO2緩衝液4.1枸櫞酸-磷酸氫二鈉4.2氨-氯化銨緩衝液4.3氨-氯化銨緩衝液4.4醋酸-醋酸鈉緩衝液4.5醋酸-醋酸鈉緩衝液4.6醋酸-醋酸鈉緩衝液4.7醋酸-醋酸銨緩衝液4.8醋酸-醋酸銨緩衝液4.9醋酸-醋酸銨緩衝液4.10磷酸鹽緩衝液

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1作用原理和pH值當往某些溶液中加入一定量的酸和鹼時,有阻礙溶液pH變化的作用,稱為緩衝作用,這樣的溶液叫做緩衝溶液。弱酸及其鹽的混合溶液(如HAc與NaAc),弱鹼及其鹽的混合溶液(如NH3·H2O與NH4Cl)等都是緩衝溶液。

由弱酸HA及其鹽NaA所組成的緩衝溶液對酸的緩衝作用,是由於溶液中存在足夠量的鹼A-的緣故。當向這種溶液中加入一定量的強酸時,H+離子基本上被A-離子消耗:

所以溶液的pH值幾乎不變;當加入一定量強鹼時,溶液中存在的弱酸HA消耗OH-離子而阻礙pH的變化。

2緩衝能力在緩衝溶液中加入少量強酸或強鹼,其溶液pH值變化不大,但若加入酸,鹼的量多時,緩衝溶液就失去了它的緩衝作用。這說明它的緩衝能力是有一定限度的。

緩衝溶液的緩衝能力與組成緩衝溶液的組分濃度有關。0.1mol·L-1HAc和0.1mol· L-1NaAc組成的緩衝溶液,比0.01mol·L-1HAc和0.01mol·L-1NaAc的緩衝溶液緩衝能力大。關於這一點通過計算便可證實。但緩衝溶液組分的濃度不能太大,否則,不能忽視離子間的作用。

組成緩衝溶液的兩組分的比值不為1∶1時,緩衝作用減小,緩衝能力降低,當c(鹽)/c(酸)為1∶1時△pH最小,緩衝能力大。不論對於酸或鹼都有較大的緩衝作用。緩衝溶液的pH值可用下式計算:

此時緩衝能力大。緩衝組分的比值離1∶1愈遠,緩衝能力愈小,甚至不能起緩衝作用。對於任何緩衝體系,存在有效緩衝範圍,這個範圍大致在pKaφ(或pKbφ)兩側各一個pH單位之內。

弱酸及其鹽(弱酸及其共軛鹼)體系pH=pKaφ±1

弱鹼及其鹽(弱鹼及其共軛酸)體系pOH=pKbφ±1

例如HAc的pKaφ為4.76,所以用HAc和NaAc適宜於配製pH為3.76~5.76的緩衝溶液,在這個範圍內有較大的緩衝作用。配製pH=4.76的緩衝溶液時緩衝能力最大,此時(c(HAc)/c(NaAc)=1。

3配製和應用為了配製一定pH的緩衝溶液,首先選定一個弱酸,它的pKaφ盡可能接近所需配製的緩衝溶液的pH值,然後計算酸與鹼的濃度比,根據此濃度比便可配製所需緩衝溶液。

以上主要以弱酸及其鹽組成的緩衝溶液為例說明它的作用原理、pH計算和配製方法。對於弱鹼及其鹽組成的緩衝溶液可採用相同的方法。

緩衝溶液在物質分離和成分分析等方面應用廣泛,如鑒定Mg2+ 離子時,可用下面的反應:

白色磷酸銨鎂沉澱溶於酸,故反應需在鹼性溶液中進行,但鹼性太強,可能生成白色Mg(OH)2沉澱,所以反應的pH值需控制在一定範圍內,因此利用NH3·H2O和NH4Cl組成的緩衝溶液,保持溶液的pH值條件下,進行上述反應。

4CO2緩衝液在高中生物中,光合作用實驗里,CO2緩衝液有吸收CO2的能力,控制變數。

人體血漿里最重要的緩衝體系是碳酸氫鹽緩衝體系是:

H2CO3= H+ + HCO3﹣

pH= pKa + lg〔HCO3﹣〕/〔H2CO3〕

在正常血漿中,〔HCO3﹣〕︰〔CO2〕= 20︰1

pH=6.10+lg20/1=7.40

人體各組織、細胞代謝產生的CO2,主要通過血紅蛋白和氧合血紅蛋白的運輸作用,被迅速運到肺部排出,故幾乎不影響血漿的pH,當產生比CO2酸性更強的酸(如磷酸、硫酸、乙酸等)時,血液中HCO3﹣/ CO2緩衝對便發揮緩衝作用,其中HCO3-可與代謝產生或外合產生CO2和H2O。增加的CO2大部分從肺部排出或通過血漿中蛋白質緩衝對和與之作用,,使〔CO2〕降低;減少的HCO3﹣可通過腎臟進行調節而得到補充,從而使

〔HCO3﹣〕,〔CO2〕和〔HCO3﹣〕/〔CO2〕都恢復正常。當人體新陳代謝過程中產生的鹼XX血液時,血液中的H3O+便立即與它結合生成水。H3O+的消耗有H2CO3的解離來補充,結果也使血液的pH 保持穩定。

常用緩衝液配製

枸櫞酸-磷酸氫二鈉甲液:取枸櫞酸21g或無水枸櫞酸19.2g,加水使溶解成1000ml,置冰箱內保存。

乙液:取磷酸氫二鈉71.63g,加水使溶解成1000ml。

取上述甲液61.45ml與乙液38.55ml,混合,搖勻,即得。

氨-氯化銨緩衝液取氯化銨1.07g,加水使溶解成100ml, 再加稀氨溶液(1→30)調節pH值至8.0,即得。

氨-氯化銨緩衝液取氯化銨5.4g,加水20ml溶解后,加濃氨溶液35ml,再加水稀釋至100ml,即得。

醋酸-醋酸鈉緩衝液取無水醋酸鈉20g,加水300ml溶解后,加溴酚藍指示液1ml及冰醋酸60~80ml,至溶液從藍色轉變為純綠色,再加水稀釋至1000ml,即得。

醋酸-醋酸鈉緩衝液取醋酸鈉18g,加冰醋酸9.8ml,再加水稀釋至1000ml,即得。

醋酸-醋酸鈉緩衝液取醋酸鈉54.6g,加1mol/L醋酸溶液20ml溶解后,加水稀釋至500ml,即得。

醋酸-醋酸銨緩衝液取醋酸銨7.7g,加水50ml溶解后,加冰醋酸6ml與適量的水使成100ml,即得。

醋酸-醋酸銨緩衝液取醋酸銨77g,加水約200ml使溶解,加冰醋酸57ml,再加水至1000ml,即得。

醋酸-醋酸銨緩衝液取醋酸銨100g,加水300ml使溶解,加冰醋酸7ml,搖勻,即得。

磷酸鹽緩衝液取0.2mol/L磷酸二氫鉀溶液250ml,加0.2mol/L氫氧化鈉溶液118ml,用水稀釋至1000ml,即得。


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