
緩沖溶液(buffer solution)是指能夠抵抗外加少量酸、堿或稀釋作用,而保持其pH值基本不變的溶液。它通常由弱酸及其共轭堿(如醋酸/醋酸鈉)或弱堿及其共轭酸(如氨水/氯化铵)組成。當加入少量強酸時,溶液中的弱堿成分與之反應;加入少量強堿時,弱酸成分與之反應,從而維持氫離子濃度的相對穩定。該特性在生物化學(如維持生理pH)、分析化學(如滴定反應)和工業生産中至關重要。英文術語“buffer solution”中,“buffer”意為緩沖器,形象體現了其穩定pH的功能。
作用機制
緩沖作用遵循勒夏特列原理(Le Chatelier's principle)。以醋酸-醋酸鈉體系為例:
其pH值可通過亨德森-哈塞爾巴爾赫方程計算:
$$ text{pH} = text{p}Ka + log{10}frac{[text{共轭堿}]}{[text{弱酸}]} $$
典型應用場景
權威參考來源
緩沖溶液是一種能夠在外加少量酸、堿或稀釋時,顯著減緩溶液pH值變化的化學體系。以下從定義、組成、作用機制及應用領域進行詳細解釋:
緩沖溶液通常由弱酸及其共轭堿(如醋酸-醋酸鈉)或弱堿及其共轭酸(如氨水-氯化铵)組成。其核心功能是通過化學平衡的移動,抵消外界酸堿的幹擾,維持溶液pH值的相對穩定。例如,人體血液中的碳酸-碳酸氫鹽緩沖對,能有效調節生理環境的酸堿平衡。
緩沖溶液通過共轭酸堿對的動态平衡實現pH穩定:
該過程可用亨德森-哈塞爾巴爾赫方程描述: $$ text{pH} = text{p}K_a + log frac{[text{A}^-]}{[text{HA}]} $$ 其中,pKa為弱酸解離常數的負對數,[A⁻]和[HA]分别為共轭堿和弱酸的濃度。
如需進一步了解緩沖溶液的具體配制方法或實際案例,可參考等權威資料。
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