
缓冲溶液(buffer solution)是指能够抵抗外加少量酸、碱或稀释作用,而保持其pH值基本不变的溶液。它通常由弱酸及其共轭碱(如醋酸/醋酸钠)或弱碱及其共轭酸(如氨水/氯化铵)组成。当加入少量强酸时,溶液中的弱碱成分与之反应;加入少量强碱时,弱酸成分与之反应,从而维持氢离子浓度的相对稳定。该特性在生物化学(如维持生理pH)、分析化学(如滴定反应)和工业生产中至关重要。英文术语“buffer solution”中,“buffer”意为缓冲器,形象体现了其稳定pH的功能。
作用机制
缓冲作用遵循勒夏特列原理(Le Chatelier's principle)。以醋酸-醋酸钠体系为例:
其pH值可通过亨德森-哈塞尔巴尔赫方程计算:
$$ text{pH} = text{p}Ka + log{10}frac{[text{共轭碱}]}{[text{弱酸}]} $$
典型应用场景
权威参考来源
缓冲溶液是一种能够在外加少量酸、碱或稀释时,显著减缓溶液pH值变化的化学体系。以下从定义、组成、作用机制及应用领域进行详细解释:
缓冲溶液通常由弱酸及其共轭碱(如醋酸-醋酸钠)或弱碱及其共轭酸(如氨水-氯化铵)组成。其核心功能是通过化学平衡的移动,抵消外界酸碱的干扰,维持溶液pH值的相对稳定。例如,人体血液中的碳酸-碳酸氢盐缓冲对,能有效调节生理环境的酸碱平衡。
缓冲溶液通过共轭酸碱对的动态平衡实现pH稳定:
该过程可用亨德森-哈塞尔巴尔赫方程描述: $$ text{pH} = text{p}K_a + log frac{[text{A}^-]}{[text{HA}]} $$ 其中,pKa为弱酸解离常数的负对数,[A⁻]和[HA]分别为共轭碱和弱酸的浓度。
如需进一步了解缓冲溶液的具体配制方法或实际案例,可参考等权威资料。
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