缓冲溶液

中文名： 缓冲溶液                         外文名： buffer solution
成 分： 少量酸或碱和水                   作 用： 降低pH变动幅度
作用对象：  生物的正常pH值和生理环境     缓冲系统：  蛋白质缓冲 对于外界因素(如加酸、加碱或稀释) 能在一定程度上起对抗作用，而保持溶液酸度或pH值基本不变的溶液叫做缓冲溶液。缓冲溶液通常由弱酸和弱酸盐 (如HAc和NaAc)、弱碱和弱碱盐 (如NH3和NH4Cl) 以及不同碱度的酸式盐 (如NaH2PO4和Na2HPO4) 等组成。 设缓冲系统的弱酸的电离常数为Ka（平衡常数），平衡时弱酸的浓度为[酸]，弱酸盐的浓度为[盐]，则由弱酸的电离平衡式可得下式：
[H+] = Ka {[弱酸]/[共轭碱]}
pH = pKa + lg {[共轭碱]/[弱酸]}
这就是Henderson-Hasselbach 等式。
Henderson-Hasselbalch公式的推导：
根据Brønsted–Lowry酸碱理论，对于弱酸HA，HA + H2O? A-+ H3O+
Ka = [A-][H3O+] / [HA]
[H3O] = Ka•[HA] / [A]
两边同取log：-lg[H3O+] = -lg(Ka•[HA] / [A-])
= -lgKa - lg([HA] / [A-])
= pKa +lg([A-] / [HA] )
故 pH =pKa +lg([A-] / [HA] )
根据此式可得出下列几点结论：
1 缓冲液的pH值与该酸的电离平衡常数Ka及盐和酸的浓度有关。弱酸的pKa值衡定，但酸和盐的比例不同时，就会得到不同的pH值。酸和盐浓度相等时，溶液的pH值与PKa值相同。
2 酸和盐浓度等比例增减时，溶液的pH值不变。
3 酸和盐浓度相等时，缓冲液的缓冲效率为最高，比例相差越大，缓冲效率越低，缓冲液的一般有效缓冲范围为pH=pKa+-1,pOH=pKb+-1。

缓冲溶液有许多用途，例如人体血液中含有磷酸二氢根-磷酸氢根、碳酸-碳酸氢钠等多对缓冲对，维持血液的pH在7.35至7.45之间，以维持酶的活性。

在工业上，缓冲溶液常被用于调节染料的pH。缓冲溶液还可以被用于pH计的校正。

常用作缓冲溶液的酸类由弱酸及其共轭酸盐组合成的溶液具有缓冲作用。生化实验室常用的缓冲系主要有磷酸、柠檬酸、碳酸、醋酸、巴比妥酸、Tris（三羟甲基氨基甲烷）等系统，生化实验或研究工作中要慎重地选择缓冲体系，因为有时影响实验结果的因素并不是缓冲液的pH值，而是缓冲液中的某种离子。如硼酸盐、柠檬酸盐、磷酸盐和三羟甲基甲烷等缓冲剂都可能产生不需要的化学反应。
硼酸盐：硼酸盐与许多化合物形成复盐、如蔗糖。
柠檬酸盐：柠檬酸盐离子容易与钙结合，所以存在有钙离子的情况下不能使用。
磷酸盐：在有些实验，它是酶的抑止剂或甚至是一个代谢物，重金属易以磷酸盐的形式从溶液中沉淀出来。而且它在pH7.5以上时缓冲能力很小。
三羟甲基氨基甲烷：它可以和重金属一起作用，但在有些系统中也起抑制作用。其主要缺点时温度效应。这点往往被忽视，在室温pH是7.8的Tris缓冲液，4℃时是8.4，37℃时是7.4，因此，4℃配制的缓冲液在37℃进行测量时，其氢离子浓度就增加了10倍。在pH7.5以下，其缓冲能力极为不理想。 [1] 佟琦 .电位滴定法测定NH3一NH4 Cl缓冲溶液的缓冲容量 .中国无机分析化学