实验室缓冲溶液原理和选择与计算

什么是缓冲溶液？缓冲液（Buffer solution）通常是由「弱酸及其共轭碱」或「弱碱及其共轭酸」缓冲对所组成的溶液，能够在加入一定量其他物质时减缓pH的改变。以生物实验中最常用的一种缓冲液PBS为例，是由Na2HPO4、KH2PO4组成的缓冲对，在PH5.8-8.0范围内有较强的缓冲能力。

缓冲原理

假设缓冲溶液里含有弱酸HA以及它的共轭碱  。在溶液里发生的质子反应为：

水合氢离子的浓度取决于弱酸与其共轭碱的浓度比。当加入少量强碱时，酸被中和，导致了氢氧根离子在溶液中很少累积，从而  的浓度增加， 的浓度减少。可以看到，虽然加入了强碱，但是溶液里的氢氧根离子变化很少，同时，

浓度较大，相对的变化小，两者比值几乎无变化，因此根据公式，水合氢离子的浓度变化很小。加入弱酸则是同样的道理。由于在大浓度基数上的微小变化不会改变比值，也因此维持了体系内氢离子和氢氧根离子浓度的平衡。

缓冲溶液的选择与计算

为了保证缓冲溶液有足够强的缓冲能力，在配制缓冲溶液时，需要做到：

为使共轭酸碱对的浓度比接近于1，应根据所需要维持的pH范围选择合适的缓冲对，使其中的弱酸的PKa等于或接近于所要求的pH。

例如，生物培养液中需用PH=7.0的缓冲溶液，已知H2PO4-的pKa2=7.21，因此，H2PO4—HPO42-是可以选择的合适的缓冲对。如若配制PH=9.0的缓冲溶液，则可选择NH3·H2O-NH4Cl缓冲对（pKa（NH4+）=9.25）。可见弱酸的Ka是选择缓冲溶液的主要依据，表中列出了几种常用的缓冲溶液。

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