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HOAc與NaOAc），弱鹼及其鹽的混合溶液（如NH3·H2O與NH4Cl）等都是緩衝溶液。
基本介紹
- 中文名：緩衝液
- 外文名：buffer
- 說明：一定量的酸和鹼時
- 用途：有阻礙溶液pH變化
- 類型：弱酸及其鹽的混合溶液等
原理,製備,案例,
原理
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。
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
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。
製備
為了配製一定pH的緩衝溶液，首先選定一個弱酸，它的pKaφ儘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。
緩衝溶液在物質分離和成分分析等方面套用廣泛，如鑑定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。
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，置冰櫃內保存。
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溶解後，加濃氨溶液35ml，再加水稀釋至100ml，即得。
醋酸－醋酸鈉緩衝液
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溶解後，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溶解後，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。
案例
CO2緩衝液
光合作用實驗裡，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進入血液時，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。
