缓冲溶液的原理是什么？

Question

如题所述

Answer 1

缓冲溶液的作用原理是：通过缓冲剂和缓冲质之间的动态平衡来抵消外界酸碱影响，使溶液的pH值保持在一定范围内。

缓冲溶液中存在大量的共轭酸碱对HB和B-，当加入少量强酸或强碱时，它们分别与共轭碱B-或共轭酸HB发生酸碱反应，从而消除了外加游离H+或OH-对溶液酸度的影响，从而溶液的pH值基本稳定。

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。

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。

常见组成：

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。常见的缓冲体系有：

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。

而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。

Answer 2

缓冲溶液的原理是利用弱酸和它的盐（或弱碱和它的盐）共存的体系，能够通过吸收或释放氢离子（H+）来抵消外界酸碱的影响，从而维持溶液的 pH 值稳定。这种共存的体系能够形成一个动态平衡，其中酸和它的盐通过实现如下反应来调节氢离子的浓度：
HA ⇌ H+ + A-
其中，HA 是弱酸，A- 是酸的盐。
当外界向缓冲溶液中加入酸时，缓冲溶液中的盐（A-）可以接受 H+ 离子，减轻溶液的酸性增加。同样地，当外界向缓冲溶液中加入碱时，缓冲溶液中的酸（HA）可以释放 H+ 离子，减轻溶液的碱性增加。这种能力使得缓冲溶液能够稳定维持其 pH 值，适用于各种实验或工业过程中需要维持特定 pH 值的情况。