缓冲溶液

缓冲溶液

缓冲溶液是一类能够抵制外界加入少量酸和碱的影响，仍能维持pH值基本不变的溶液。该溶液的这种抗pH变化的作用称为缓冲作用。缓冲溶液通常是由一或两种化合物溶于溶剂（即纯水）所得的溶液，溶液内所溶解的溶质（化合物）称之为缓冲剂，调节缓冲剂的配比即可制得不同pH的缓冲液。

缓冲溶液的正确配制和pH值的准确测定，在生物化学的研究工作中有着极为重要的意义，因为在生物体内进行的各种生物化学过程都是在精确的pH值下进行的，而且受到氢离子浓度的严格调控，能够做到这一点是因为生物体内有完善的天然缓冲系统。生物体内细胞的生长和活动需要一定的pH值，体内pH环境的任何改变都将引起与代谢有关的酸碱电离平衡移动，从而影响生物体内细胞的活性。为了在实验室条件下准确地模拟生物体内的天然环境，就必须保持体外生物化学反应过程有体内过程完全相同的pH值，此外，各种生化样品的分离纯化和分析鉴定，也必须选用合适的pH值，因此，在生物化学的各种研究工作中和生物技术的各种开发工作中，深刻地了解各种缓冲试剂的性质，准确恰当地选择和配制各种缓冲溶液，精确地测定溶液的pH值，就是非常重要的基础实验工作。下表列出某些人体体液的pH值：

表1—3 人体体液pH 体 液 血 清 pH 7.357.45 成人胃液 唾 液 胰 液 0.9～1.5 泪 6.3～7.1 尿 7.5～8.0 脑脊液 6.6～6.9 4.8～7.5 7.357.45 7.1 基本概念

⑴ Br?nsted-Lowry酸碱理论（又称酸碱质子理论）。1923年由

～ 体 液 ～ 大肠液 pH 8.3～8.4 丹麦化学家J.N.Br?nsted和英国化学家T.M.Lowry同时提出了酸碱质子学说，发展了酸碱理论，被后人称为酸碱质子理论或Br?nsted-Lowry酸碱理论。他们认为凡能释放质子的分子或离子（如：H2O，HCl，NH4+，HSO4— 等）称为酸，凡能接受质子的分子或离子（如：H2O，NH3，Cl—等）称为碱。因此，一种酸释放质子后即成为碱，称为该酸的共轭碱，同样一种碱与质子结合后，形成对应的酸，称为该碱的共轭酸。

A—H ＋ B— A ＋ B—H 酸1 碱2 碱1 酸2

酸1 是 碱1的共轭酸， 碱2 是 酸2 的共轭碱。 如盐酸在水中的解离： HCl Cl— ＋ H+ HCl是酸，Cl—是它的共轭碱。 ⑵ 缓冲体系的设计：

强电解质溶于水几乎全部解离为正负离子，弱电解质溶于水时，则不完全解离，只有部分的分子解离出正负离子，其馀以分子形式存在于溶液中。例如弱酸（HA）及其盐溶于水时，只有部分HA解离为 H+ 和 A—离子，其平衡方程式如下： K1

HA A— ＋ H+ (1-1)

K2

[H?][A?]Ka?[HA]

∴

[H?]?Ka[HA][A?] (1-2)

?

[A?]－lg[H]?－lgKa＋lg[HA] (1-3) (1-2)式两边取负对数：

(1-3)式中： [HA] — 为弱酸的浓度

[H+] — 为HA解离出的氢离子浓度 [A—] — 为HA的共轭碱的离子浓度 K1 — 为酸解离的速度常数

K2 — 为A—与H+ 缔合的速度常数