缓冲溶液

同离子效应

一定温度下弱酸 HAc 在溶液中存在：

若在此平衡系统中加入 NaAc ，则：

由于体系中被加入了 Ac- ，所以 HAc 的离解平衡向 _____ 移动， HAc 的离解度 _______

加入强酸 HCl 的情况呢？同上

HAc H+ + Ac －

NaAc → Na+ + Ac －

左 减小

同离子效应

向弱电解质溶液中加入具有相同离子（阳离子或阴离子）的强电解质后，弱电解质离解度降低的现象

解离平衡发生左移弱酸中 H+ 浓度降低，弱碱中 OH- 浓度降低

缓冲溶液

缓冲溶液 Buffer Solution

定义：能够抵抗外来少量强酸、强碱或稍加稀释而保持 pH 基本不变的溶液。

缓冲作用：缓冲溶液对强酸、强碱或稀释的抵抗作用

原理：同离子效应

以 HAc~NaAc 缓冲体系为例：

HAc + H2O H3O + + Ac －

因 NaAc 的同离子效应

抑制了 HAc 的解离体系中存在大量 HAc 和 Ac －

缓冲原理

在 HAc~NaAc 缓冲体系中加入少量强酸时：HAc + H2O H3O + + Ac －

+

外来 H+

平衡移动方向

平衡移动结果：外来 H+ 被消耗。溶液 pH 没有明显降低 抗酸缓冲作用

在 HAc~NaAc 缓冲体系中加入少量强碱时：

平衡移动结果：外来 OH －被消耗。 HAc 解离补充了消耗的 H ＋， pH 没有明显升高 抗碱缓冲作用

HAc + H2O Ac － + H3O +

缓冲溶液组成

弱酸 - 弱酸盐弱碱 - 弱碱盐正盐 - 酸式盐（ NaHCO3-Na2CO3 ）多元酸 - 酸式盐（ H2CO3-NaHCO3)

同一种多元酸的两种酸式盐（ KH2PO4-K2HPO4 ）

下列各组溶液，有缓冲作用的是A. 0.2 mol·L-1KClB. 0.02 mol·L-1 NH3·H2O

C. 0.2 mol·L-1 NaH2PO4 和 0.2 mol·L-1 Na2HPO4

D. 0.01 mol·L-1HAc 和 0.2 mol·L-1HCl

下列各组溶液，是否有缓冲作用？A. 0.1 mol·L-1HAc 20mLB. 0.1 mol·L-1HAc 20mL + 0.1 mol·L-1NaOH 20mLC. 0.1 mol·L-1HAc 20mL + 0.1 mol·L-1NaOH 10mL

HAc + NaOH NaAc + H2O

C

C

缓冲溶液 pH 的计算

由一元弱酸 HA 和相应的盐 MA 组成缓冲溶液，其中酸和盐的浓度分别为 c( 酸 ) 和 c( 盐 ) ，则该溶液的 pH 为？

计算一元弱酸及其盐组成的缓冲溶液的通式

( )'(H )

( )

( ) ( )pH=-lg - lg =p - lg

( ) ( )

a

a a

cc K

c

c cK K

c c

酸盐

酸 酸盐 盐

缓冲溶液 pH 的计算

同理，由一元弱碱 BOH 和相应的盐 BM 组成缓冲溶液，其中碱和盐的浓度分别为 c( 碱 ) 和 c( 盐 ) ，则该溶液的 pH 为

不要求推导和具体计算

b b

( )'(OH )

( )

( ) ( )pOH=-lg - lg =p - lg

( ) ( )

a

cc K

c

c cK K

c c

碱盐

碱 碱盐 盐

缓冲溶液的特性

缓冲溶液本身的 pH 主要取决于弱酸或弱碱的离解常数

温度对离解常数有影响，故也对缓冲溶液的 pH有影响

缓冲溶液的浓度越大，加入少量酸碱后，其 c( 酸 )/c( 盐 ) 【或 c( 碱 )/c( 盐 ) 】的变化小， pH变化也就越小

c( 酸 )/c( 盐 ) 【或 c( 碱 )/c( 盐 ) 】接近 1 时缓冲能力最大， 0.1< c( 酸 )/c( 盐 )<10 时也有缓冲能力

缓冲溶液的特性

只有外加酸碱的量与缓冲对的量相比较小时，才有缓冲作用

只能在 Kaθ±1 的范围内发挥作用

在一定范围内加水稀释时，由于缓冲比不变，缓冲溶液 pH 值计算结果不变，实际 pH 值有微小改变。

稀释过度，缓冲系物质的浓度不足，溶液丧失缓冲能力。

缓冲溶液的配制

配制原则

1.选择合适的缓冲系：• pH 位于缓冲范围内（ pKa±1 ）；• 不干扰主反应 ( 无沉淀、配合等副反应 ) ；• 医用缓冲体系：无毒、对热稳定、对酶稳

定、能透过生物膜等。

3.浓度合适：• 总浓度过低 →→ 缓冲容量过小；• 总浓度过高 →→ 渗透压过大。

2.有较好的缓冲能力：pKa –lg{c( 酸 )/c( 盐 )}→ pH

使缓冲体系有较大的缓冲容量。

生物医学上多用 0.05 ～ 0.2 mol·L–1

3.校正： pH 计监测下，加强酸 / 强碱以校正。

配制步骤

1.根据配制原则选择合适的缓冲系：

2.计算所需弱酸等的用量或体积：☆ 为配制方便常选用同浓度的弱酸和相

应的盐溶液等体积混合

例 2 ．欲配制 pH = 9.0 的缓冲溶液

应选择 NH3-NH4Cl 体系， pKb = 4.75 ， pKa =

9.25

例 1 ． 欲配制 pH = 5.0 的缓冲溶液

首先找出与溶液所需控制的 pH 值相近的pK值的弱酸或弱碱

应选择体系 NaAc - HAc 体系， pKa = 4.76

常见缓冲系

缓冲系 质子转移平衡 pKa(25C)

HAc-NaAc HAc +H2O Ac-+ H3O

+ 4.76

H2CO3-NaHCO3 H2CO3 +H2O HCO3-+ H3O

+ 6.35

H2C8H4O4- KHC8H4O4* H2C8H4O4 +H2O HC8H4O4-+ H3O

+ 2.89

TrisHCl-Tris** TrisH+ +H2O Tris + H3O

+ 8.08

NH4Cl-NH3 NH4+ +H2O NH3+ H3O

+ 9.25

CH3NH3+Cl

-- CH3NH2*** CH3NH3

+ +H2O CH3NH2+ H3O

+ 10.63

H3PO4-NaH2PO4 H3PO4 +H2O H2PO4-+ H3O

+ 2.16

NaH2PO4 -Na2HPO4 H2PO4

- +H2O HPO4

2-+ H3O

+ 7.21

Na2HPO4-Na3PO4 HPO42-

+H2O PO43-

+ H3O+ 12.32

常见缓冲系

溶 液 浓度 (mol·L-1) pH(25 )℃温度系数 (ΔpH·

℃-1)

酒石酸氢钾 (KHC4

H4O6)饱和， 25℃ 3.557 -0.001

邻苯二甲酸氢钾 (KHC8H4O4)

0.05 4.008 +0.001

KH2PO4~

Na2HPO4

0.025 ， 0.025 6.865 -0.003

KH2PO4~

Na2HPO4

0.008695 ， 0.03043

7.413 -0.003

硼砂(Na2B4O7·10H2O) 0.01 9.180 -0.008

科学研究、工业生产等许多情况下需要控制反应体系的 pH 值范围。

人体内的各种体液都具有一定的 pH 值范围，如正常人血液的 pH 值范围为 7.3

5 ～ 7.45 。

细胞正常生理环境、生物体内酶催化反应等需要稳定的 pH 值环境。

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