第二节　缓冲溶液

一、缓冲溶液简介

能够抵抗外加少量强酸、强碱或稍加稀释，其自身pH不发生显著变化的性质，称为缓冲作用。具有缓冲作用的溶液称为缓冲溶液。

缓冲溶液一般由浓度较大的弱酸（或弱碱）及其共轭碱（或共轭酸）组成。如HOAc-OAc-、N-NH3等。由于共轭酸碱对的Ka、Kb不同，所形成的缓冲溶液能调节和控制的pH范围也不同，常用的缓冲溶液参考表2-2。

表2-2　常用的缓冲溶液

由弱酸HA与其共轭碱A组成的缓冲溶液，若用cHA、分别表示HA、A-的分析浓度，可推出计算此缓冲溶液中[H+]及pH的最简式：

由弱碱与其共轭酸组成的缓冲溶液，则可以直接计算pOH，从而再计算pH。各种缓冲溶液具有不同的缓冲能力，其大小可用缓冲容量来衡量。缓冲容量是使1L缓冲溶液的pH增加1个单位所需要加入强碱的物质的量，或使溶液pH减少1个单位所需要加入强酸的物质的量。

缓冲溶液的缓冲容量越大，其缓冲能力越强。缓冲容量的大小与缓冲溶液组分的浓度有关，其浓度越高，缓冲容量越大。此外，也与缓冲溶液中各组分浓度的比值有关，如果缓冲组分的总浓度一定，缓冲组分的浓度比值为1∶1时，缓冲容量为最大。在实际应用中，常采用弱酸及其共轭碱的组分浓度比为ca∶cb=10∶1和ca∶cb=1∶10作为缓冲溶液pH的缓冲范围。由计算可知：

当ca∶cb=10∶1时，pH=pKa-1；

当ca∶cb=1∶10时，pH=pKa+1。

因而缓冲溶液pH的缓冲范围为pH=pKa±1。例如，HOAc-NaOAc缓冲范围为pH=4.74±1，即pH=3.74～5.74为HOAc-NaOAc溶液的缓冲范围。又如，NH4Cl-NH3可在pH=8.26～10.26范围内起到缓冲作用。

二、缓冲溶液的选择

化学分析中用到的缓冲溶液，一般有两种用途：一是作为控制溶液酸度用的；二是测量其它溶液pH时作为参照标准用的，称为标准缓冲溶液。

标准缓冲溶液的pH是在一定温度下经过准确的实验测得的。目前国际上规定的标准缓冲溶液有四种（见表2-3），要严格控制酸度条件时，需要用标准缓冲溶液来监测。

表2-3　不同温度下标准缓冲溶液的pH

常用缓冲溶液种类很多，要根据实际情况，选用不同的缓冲溶液。注意所选用的缓冲溶液应对分析过程没有干扰，所需控制的pH应在缓冲溶液的缓冲范围之内，缓冲组分的浓度也应在0.01～1mol/L之间，以保证足够的缓冲容量。

缓冲溶液的配制，可查阅有关手册或参考书上的配方进行配制。