什么是缓冲溶液?它的作用是什么呢?

什么是缓冲溶液?它的作用是什么呢?,第1张

缓冲溶液指的是由弱酸及其盐、弱碱及其盐组成的混合溶液,能在一定程度上抵消、减轻外加强酸或强碱对溶液酸碱度的影响,从而保持溶液的pH值相对稳定。

酸碱缓冲溶液在化学、生物化学和临床医学中,是维持生化反应向特定方向进行的重要因素。生物要维持生命活动,其pH必须保持在一定范围内,否则就会导致死亡。在生物来源的物质中参与pH控制或构成缓冲体系的物质有蛋白质、有机酸和弱的无机酸及其盐。

植物中所含的柠檬酸(柠檬、番茄多含)、苹果酸(苹果、莴苣多含)、草酸(莴苣多含)以及酒石酸(葡萄、菠萝多含),都是构成缓冲体系的物质,它们一般与磷酸盐一起作用来控制pH。牛乳是一个复杂的缓冲体系,它含有二氧化碳、蛋白质、磷酸盐、柠檬酸盐和其他成分。

食品加工过程中,要使体系的pH稳定在预期的水平,必须通过缓冲体系。在食品工业,葡萄糖酸、乙酸、柠檬酸和磷酸的钠盐经常用于控制pH和调节酸味。在调节酸味上,柠檬酸盐优于磷酸盐,其酸味显得更为平和。

缓冲溶液具有缓冲作用的原因:

因为常用的缓冲溶液由弱酸及其共轭酸盐组合而成,当加入酸时,弱酸盐部分转化为弱酸;当加入碱时,弱酸部分转化为弱酸盐。而弱酸在水中不完全电离,弱酸盐在水中可以水解,所以ph变化较小,保持了溶液的PH基本不变。

由弱酸及其盐、弱碱及其盐组成的混合溶液,能在一定程度上抵消、减轻外加强酸或强碱对溶液酸碱度的影响,从而保持溶液的pH值相对稳定。

扩展资料:

缓冲溶液是无机化学及分析化学中的重要概念,缓冲溶液是指具有能够维持PH相对稳定性能的溶液。pH值在一定的范围内不因稀释或外加少量的酸或碱而发生显著的变化,缓冲溶液依据共轭酸碱对及其物质的量不同而具有不同的pH值和缓冲容量。

只要知道缓冲对的PH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。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并列出了表格。

只要我们知道要配制的缓冲液的pH,经查表便可计算出所用缓冲剂的比例和用量。例如配制500nm pH5.8浓度为0.1M磷酸缓冲液。

参考资料来源:百度百科——缓冲溶液

缓冲液 1)缓冲溶液作用原理和pH值

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不为1∶1时,缓冲作用减小,缓冲能力降低,当c(盐)/c(酸)为1∶1时△pH最小,缓冲能力大。不论对于酸或碱都有较大的缓冲作用。缓冲溶液的pH值可用下式计算:

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最大,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。


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