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主题：【分享】所谓的缓冲溶液

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发表于：2009/08/31 08:30:22 楼主 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊


缓冲溶液　　
简介

　　缓冲溶液（英文：buffer solution）是一种能在加入少量酸或碱和水时大大减低pH变动的溶液。pH缓冲系统对维持生物的正常pH值和正常生理环境起到重要作用。
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2009/8/31 8:30:48 沙发 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
多数细胞仅能在很窄的pH范围内进行活动，而且需要有缓冲体系来抵抗在代谢过程中出现的pH变化。在生物体中有三种主要的pH缓冲体系，它们是蛋白质缓冲系统、重碳酸盐缓冲系统以及磷酸盐缓冲系统。每种缓冲体系所占的分量在各类细胞和器官中是不同的。
在生化研究工作中，常常需要使用缓冲溶液来维持实验体系的酸碱度。研究工作的溶液体系pH值的变化往往直接影响到研究工作的成效。
如果“提取酶”实验体系的pH值变动或大幅度变动，酶活性就会下降甚至完全丧失。所以配制缓冲溶液是一个不可或缺的关键步骤。
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。
缓冲溶液组成
　　缓冲体系由
　　１、弱酸和它的盐（如HAc---NaAc）
　　2、弱碱和它的盐（NH3.H2O---NH4Cl）
　　3、多元弱酸的酸式盐及其对应的次级盐（如NaH2PO4---Na2HPO4）
　　的水溶液组成。
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2009/8/31 8:33:33 板凳 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
决定缓冲液pH值的因素

　　设缓冲系统的弱酸的电离常数为K（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：
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2009/8/31 8:33:44 马扎 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
[H+] = Ka {[弱酸]/[共轭碱]}
　　pH = pKa + log {[共轭碱]/[弱酸]}
　　这就是Henderson-Hasselbach 等式。
　　如果[弱酸] = [共轭碱]，
　　pH = pKa
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2009/8/31 8:33:55 地毯 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
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K及盐和酸的浓度有关。弱酸的pH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PK值相同。
　　2 酸和盐浓度等比例增减时，溶液的pH值不便。
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2009/8/31 8:34:03 地板 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
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PK±1pH。
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2009/8/31 8:34:18 15楼 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
缓冲溶液的配制

　　只要知道缓冲对的PK值，和要配制的缓冲液的pH值（及要求的缓冲液总浓度），就能按公式计算[盐]和[酸]的量。
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2009/8/31 8:34:33 16楼 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
这个算法涉及对数换算，较麻烦，前人为减少后人的计算麻烦，已为我们总结出pH值与缓冲液对离子用量的关系列出了表格。只要我们知道要配制的缓冲液的pH，经查表便可计算处所用缓冲剂的比例和用量。例如配制500nmpH5.8浓度为0.1M磷酸缓冲液。
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2009/8/31 8:34:44 17楼 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
经查表知pH5.8浓度为0.2M Na2HPO48.0毫升，而0.2M Na2HPO492.0毫升。依此可推论出配制100ml0.1M的磷酸缓冲液需要0.1M Na2HPO48.0毫升，而0.1M Na2HPO4需要92.0毫升。
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2009/8/31 8:34:55 18楼 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
计算好后，按计算结果准确称好固态化学成分，放于烧杯中，加少量蒸馏水溶解，转移入50ml容量瓶，加蒸馏水至刻度，摇匀，就能得到所需的缓冲液。
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2009/8/31 8:35:11 19楼 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
各种缓冲溶液的配制，均按表格按比例混合，某些试剂，必须标定配成准确浓度才能进行，如醋酸、氢氧化钠等。另外，所有缓冲溶剂的配制计量都能从以上的算式准确获得。
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