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緩沖溶液作用原理和pH值介紹!

2021-09-09 10:47 作者:洛辰 來源:上海遠慕生物試劑
正常人血漿的pH值為7.35~7.45。血漿PH值的相對恒定性有賴于血液內的緩沖物質以及正常的肺、腎功能。血漿的緩沖物質包括NaHCO3/H2CO3、蛋白質鈉鹽/蛋白質和Na2HPO4/NaH2PO4三個主要的緩沖對,其中以NaHCO3/H2CO3最為重要。紅細胞內還有血紅蛋白鉀鹽/血紅蛋白、氧合血紅蛋白鉀鹽/氧合血紅蛋白、K2HPO4/KH2PO4、KHCO3/H2CO3等緩沖對參與維持血漿PH值的恒定。當酸性或堿性物質進入血液時,血漿中的緩沖物質可有效的減輕酸或堿性物質對血漿PH值的影響,特別是肺和腎保持正常的排出體內過多的酸或堿的功能的情況下,血漿PH值的波動范圍極小。

1)緩沖溶液作用原理和pH值

當往某些溶液中加入一定量的酸和堿時,有阻礙溶液pH變化的作用,稱為緩沖作用,這樣的溶液叫做緩沖溶液。弱酸及其鹽的混合溶液(如HAc與NaAc),弱堿及其鹽的混合溶液(如NH3·H2O與NH4Cl)等都是緩沖溶液。

由弱酸HA及其鹽NaA所組成的緩沖溶液對酸的緩沖作用,是由于溶液中存在足夠量的堿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;當加入一定量強堿時,溶液中存在的弱酸HA消耗OH-離子而阻礙pH的變化。

2)緩沖溶液的緩沖能力

在緩沖溶液中加入少量強酸或強堿,其溶液pH值變化不大,但若加入酸,堿的量多時,緩沖溶液就失去了它的緩沖作用。這說明它的緩沖能力是有一定限度的。

緩沖溶液的緩沖能力與組成緩沖溶液的組分濃度有關。0.1mol·L-1HAc和0.1mol·

L-1NaAc組成的緩沖溶液,比0.01mol·L-1HAc和0.01mol·L-1NaAc的緩沖溶液緩沖能力大。關于這一點通過計算便可證實。但緩沖溶液組分的濃度不能太大,否則,不能忽視離子間的作用。

組成緩沖溶液的兩組分的比值不為1∶1時,緩沖作用減小,緩沖能力降低,當c(鹽)/c(酸)為1∶1時△pH最小,緩沖能力大。不論對于酸或堿都有較大的緩沖作用。緩沖溶液的pH值可用下式計算:

此時緩沖能力大。緩沖組分的比值離1∶1愈遠,緩沖能力愈小,甚至不能起緩沖作用。對于任何緩沖體系,存在有效緩沖范圍,這個范圍大致在pKaφ(或pKbφ)兩側各一個pH單位之內。

弱酸及其鹽(弱酸及其共軛堿)體系pH=pKaφ±1

弱堿及其鹽(弱堿及其共軛酸)體系pOH=pKbφ±1

例如HAc的pKaφ為4.76,所以用HAc和NaAc適宜于配制pH為3.76~5.76的緩沖溶液,在這個范圍內有較大的緩沖作用。配制pH=4.76的緩沖溶液時緩沖能力最大,此時c(HAc)/c(NaAc)=1。

3)緩沖溶液的配制和應用

為了配制一定pH的緩沖溶液,首先選定一個弱酸,它的pKaφ盡可能接近所需配制的緩沖溶液的pH值,然后計算酸與堿的濃度比,根據此濃度比便可配制所需緩沖溶液。

以上主要以弱酸及其鹽組成的緩沖溶液為例說明它的作用原理、pH計算和配制方法。對于弱堿及其鹽組成的緩沖溶液可采用相同的方法。

緩沖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:

白色磷酸銨鎂沉淀溶于酸,故反應需在堿性溶液中進行,但堿性太強,可能生成白色Mg(OH)2沉淀,所以反應的pH值需控制在一定范圍內,因此利用NH3·H2O和NH4Cl組成的緩沖溶液,保持溶液的pH值條件下,進行上述反應。

4)緩沖液的測定

使用ph試紙或者酸堿檢測儀檢測。通過ph試紙上顯示的不同顏色與比色卡進行比對,從而得出酸堿值,但是ph試紙的測試的誤差較大,用酸堿檢測儀檢測,可直接得出酸堿值,測量值準確。
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