pH緩衝溶液的組成及作用

　　pH緩衝溶液是分析測試中應用較為廣泛的試劑溶液。其作用是用來穩定溶液的pH值，以滿足測試中對恒定pH的要求。雖然pH緩衝溶液的組成並不複雜，但關於pH緩衝溶液的計算卻是酸堿滴定分析中計算較為複雜的內容。下麵介紹一下pH緩衝溶液的組成和各種類型的化學計算方法。
 

　　1.pH緩衝溶液的組成和作用
 

　　1.1pH緩衝溶液的類型與作用
 

　　pH緩衝溶液包括兩大類：標準緩衝溶液和普通緩衝溶液。
 

　　標準緩衝溶液主要用在酸度計測量溶液pH值時的儀器校正和定位，要求數值準確、準確。因此對試劑純度、濃度準確性、溫度等都有嚴格要求，這類緩衝溶液有專門的化學試劑商品，可以購買配製，也可以用優級純試劑按資料的配比配製。
 

　　普通緩衝溶液主要用於化學分析和儀器分析中要控製一定pH值的測定過程中。幾乎所有的EDTA絡合滴定都必須在一定的pH範圍內進行，因此，需要加入pH緩衝溶液，例如，測定鉛、鋅用到HAc緩衝溶液，測定鈣、鎂、鋅用到氨緩衝溶液。又如，氧化還原滴定中，碘量法測銅要用到NH4HF2，碘量法測砷、銻要加NaHCO3。
 

　　普通緩衝溶液的配製並不需要像標準緩衝溶液配製那樣嚴格和苛刻，因為對緩衝溶液的pH值要求並不需要非常準確，因此，可以用分析純試劑來配製，也可以用已有的酸、堿、鹽溶液來“搭配”(後述)。
 

　　1.2普通pH緩衝溶液的類型
 

　　普通pH緩衝溶液按組成不同可分三大類：弱酸-弱堿型緩衝溶液(即共軛酸堿緩衝溶液)、酸式鹽緩衝溶液、強酸或強堿溶液。在一些特殊情況下也使用混合體係的緩衝溶液(兩種pKa相近的共軛酸堿緩衝溶液混合而成)。大家比較熟悉的是共軛酸堿緩衝溶液，例如，HAc-NaAc、HF-NH4F、NH3-NH4Cl。其實，酸式鹽也可作為緩衝溶液，因為酸式鹽的pH值大多是恒定的，隨其濃度增減的變化不大，例如，NaHCO3溶液在1.0M至0.01M之間，其pH值幾乎都在8左右(理論值為8.3)，同樣可以抵抗溶液中產生的少量強酸、強堿(或外加)，保持溶液的pH值恒定或變化微小。強酸、強堿溶液也能緩衝滴定過程中產生的少量強酸或強堿，保持溶液的pH值變化很小，故強酸強堿也可作為廣義的pH緩衝溶液(以前的分析化學教材就是這樣分的)，例如，EDTA絡合滴定鉍，需另外加入一定量的0.1mol/L硝酸溶液，就是為了增強溶液對滴定中產生的H+的緩衝作用。
 

　　弱酸-弱堿型緩衝溶液的構成與配製。這類緩衝溶液的組成為：弱酸+弱酸鹽(即共軛堿)、弱堿+弱堿鹽(即共軛酸)。常見的實例有：HAc-NaAc、HAc-NH4Ac(微酸性)、NH4Cl-NH3.這類緩衝溶液的實驗室配製方法一般是根據溶液組成和濃度要求，直接稱取或量取弱酸、弱酸鹽溶液或弱堿、弱堿鹽溶液來配製。其實，這類緩衝溶液還可以用強酸與弱堿、強堿與酸來配製，歸納起來，應該有三種配製方法：
 

　　(1)弱酸+弱酸鹽，弱堿+弱堿鹽
 

　　例如，HAc-NaAc、NH4Cl-NH3
 

　　(2)弱酸(過量)+強堿(適量)，弱堿(過量)+強酸(適量)
 

　　例如，HAc(過量)-NaOH(適量)、NH3(過量)-HCl(適量)。
 

　　這類緩衝溶液需要的共軛堿(NaAc)或共軛酸(NH4Cl)是通過反應後產生的。
 

　　(3)弱酸鹽(過量)+強酸(不足量)或弱堿鹽(過量)+強堿(不足量)
 

　　例如，NaAc(過量)+HCl(適量)，NH4Cl(過量)+NaOH(適量)
 

　　緩衝溶液需要的弱酸(HAc)或弱堿(NH3)則通過反應後產生。