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科普小知识

缓冲剂能被用来控制高温高压状态下,或常温常压下,气体或液体逸度的固体组合,它可以是固态的也可以是液态的。 化学工程中的缓冲剂常称为酸碱稳定剂,一般是盐类,如强酸弱碱或弱酸强碱盐类,在反应或保存中逐渐释出盐中的酸或碱以保持稳定的酸碱值.

1分类

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(1)氧缓冲剂

　　是包括水在内的固体组合，在固定温度和总压条件下能产生恒定的氧逸度，用于H-O体系

(2)石墨缓冲剂

　　在一定温度和总压条件下，石墨的存在确定了体系的各种气相成分和逸度，用于C-O体系；

(3)氧和石墨联合缓冲剂

　　用于C-O-H体系；

(4)酸碱缓冲剂

　　fHZ由外部提供，纯固相银和纯液相氯化银在一定的温度和压力下平衡，即可产生固定的。fHCl，用于H-O-Cl体系。缓冲剂在电镀中能抑制电镀液pH值的变化。如镀镍溶液中加入硼酸，其缓冲范围与电镀液的pH值5～6接近，因而它能有效地抑制电镀过程中引起的阴极附近溶液pH值的变化。此外，在其他一些电镀溶液中，铵盐、醋酸盐、柠檬酸盐等也得到应用。

2缓冲作用原理

　　1） 当往某些溶液中加入一定量的酸和碱时，有阻碍溶液pH变化的作用，称为缓冲作用，这样的溶液叫做缓冲溶液。弱酸及其盐的混合溶液（如HAc与NaAc），弱碱及其盐的混合溶液（如NH3·H2O与NH4Cl）等都是缓冲溶液。 由弱酸HA及其盐NaA所组成的缓冲溶液对酸的缓冲作用，是由于溶液中存在足够量的碱A-的缘故。当向这种溶液中加入一定量的强酸时，H 离子基本上被A-离子消耗： 所以溶液的pH值几乎不变；当加入一定量强碱时，溶液中存在的弱酸HA消耗OH-离子而阻碍pH的变化。

2）缓冲溶液的缓冲能力

　　在缓冲溶液中加入少量强酸或强碱，其溶液pH值变化不大，但若加入酸，碱的量多时，缓冲溶液生物缓冲剂就失去了它的缓冲作用。这说明它的缓冲能力是有一定限度的。 缓冲溶液的缓冲能力与组成缓冲溶液的组分浓度有关。0.1mol·L-1HAc和0.1mol· L-1NaAc组成的缓冲溶液，比0.01mol·L-1HAc和0.01mol·L-1NaAc的缓冲溶液缓冲能力大。关于这一点通过计算便可证实。但缓冲溶液组分的浓度不能太大，否则，不能忽视离子间的作用。 组成缓冲溶液的两组分的比值当c（盐）/c（酸）为1∶1时△pH最小， 此时缓冲能力大。缓冲组分的比值离1∶1愈远，缓冲能力愈小，甚至不能起缓冲作用。对于任何缓冲体系，存在有效缓冲范围，这个范围大致在pKaφ（或pKbφ）两侧各一个pH单位之内。 弱酸及其盐（弱酸及其共轭碱）体系pH=pKaφ±1 弱碱及其盐（弱碱及其共轭酸）体系pOH=pKbφ±1 例如HAc的pKaφ为4.76，所以用HAc和NaAc适宜于配制pH为3.76～5.76的缓冲溶液，在这个范围内有较大的缓冲作用。配制pH=4.76的缓冲溶液时缓冲能力，此时（c（HAc）/c（NaAc）=1。

　　3）缓冲溶液的配制和应用

　　为了配制一定pH的缓冲溶液，首先选定一个弱酸，它的pKaφ尽可能接近所需配制的缓冲溶液的pH值，然后计算酸与碱的浓度比，根据此浓度比便可配制所需缓冲溶液。 以上主要以弱酸及其盐组成的缓冲溶液为例说明它的作用原理、pH计算和配制方法。对于弱碱及其盐组成的缓冲溶液可采用相同的方法。

　　缓冲溶液在物质分离和成分分析等方面应用广泛，如鉴定Mg2 离子时，可用下面的反应： 白色磷酸铵镁沉淀溶于酸，故反应需在碱性溶液中进行，但碱性太强，可能生成白色Mg（OH）2沉淀，所以反应的pH值需控制在一定范围内，因此利用NH3·H2O和NH4Cl组成的缓冲溶液，保持溶液的pH值条件下，进行上述反应。