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化工原料常见问题

常见缓冲溶液及其配制

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  缓冲溶液(Buffersolution)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。


  1常见缓冲溶液类型


  常用作缓冲溶液的酸类由弱酸及其共轭酸盐组合成的溶液具有缓冲作用。常见的缓冲体系有:


  (1)弱酸和它的盐(如HAc—NaAc)


  (2)弱碱和它的盐(NH3·H2O—NH4Cl)


  (3)多元弱酸的酸式盐及其对应的次级盐(如NaH2PO4—Na2HPO4)的水溶液组成。


  2缓冲溶液的选择


  为了保证缓冲液有足够强的缓冲能力,在配制缓冲溶液时,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)。


  有时影响实验结果的因素并不是缓冲液的pH值,而是缓冲液中的某种离子。如硼酸盐、柠檬酸盐、磷酸盐和三羟甲基甲烷等缓冲剂都可能产生不需要的化学反应。


  (1)硼酸盐:硼酸盐与许多化合物形成复盐、如蔗糖。


  (2)柠檬酸盐:柠檬酸盐离子容易与钙结合,所以存在有钙离子的情况下不能使用。


  (3)磷酸盐:在有些实验,它是酶的抑止剂或甚至是一个代谢物,重金属易以磷酸盐的形式从溶液中沉淀出来。而且它在pH7.5以上时缓冲能力很小。


  3常见缓冲溶液的配制


  3.1磷酸盐缓冲溶液


  磷酸缓冲溶液的缓冲pH值范围非常广泛,可配置各种pH值的酸性、碱性和中性缓冲液。


  酸性缓冲液:可直接用NaH2PO4或KH2PO4,pH范围在1-5;


  碱性缓冲液:可直接用Na2HPO4或K2HPO4,pH范围在9-12;


  中性缓冲液:用等浓度的NaH2PO4和Na2HPO4或者等浓度的KH2PO4和K2HPO4溶液按照不同比例进行混合,pH在5.5-8.5。


  (1)磷酸盐缓冲液


  取磷酸二氢钠38.0g,与磷酸氢二钠5.04g,加水稀释至1000ml。


  (2)磷酸盐缓冲液(pH2.0)


  甲液:取磷酸16.6ml,加水至1000ml,摇匀。乙液:取磷酸氢二钠71.63g,加水使溶解成1000ml。取上述甲液72.5ml与乙液27.5ml混合,摇匀。


  (3)磷酸盐缓冲液(pH2.5)


  取磷酸二氢钾100g,加水800ml,用盐酸调节pH值至2.5,用水稀释至1000ml。


  (4)磷酸盐缓冲液(pH5.0)


  取0.2mol/L磷酸二氢钠溶液一定量,用氢氧化钠试液调节pH值至5.0。


  (5)磷酸盐缓冲液(pH5.8)


  取磷酸二氢钾8.34g与磷酸氢二钾0.87g,加水使溶解成1000ml,即得。


  (6)磷酸盐缓冲液(pH6.5)


  取磷酸二氢钾0.68g,加0.1mol/L氢氧化钠溶液15.2ml,用水稀释至100ml。


  (7)磷酸盐缓冲液(pH6.6)


  取磷酸二氢钠1.74g、磷酸氢二钠2.7g与氯化钠1.7g,加水使溶解成400ml。


  (8)磷酸盐缓冲液(pH6.8)


  取0.2mol/L磷酸二氢钾溶液250ml,加0.2mol/L氢氧化钠溶液118ml,用水稀释至1000ml,摇匀。


  (9)磷酸盐缓冲液(含胰酶)(pH6.8)


  取磷酸二氢钾6.8g,加水500ml使溶解,用0.1mol/L氢氧化钠溶液调节pH值至6.8;另取胰酶10g,加水适量使溶解,将两液混合后,加水稀释至1000ml。


  (10)磷酸盐缓冲液(pH7.0)


  取磷酸二氢钾0.68g,加0.1mol/L氢氧化钠溶液29.1ml,用水稀释至100ml。


  (11)磷酸盐缓冲液(pH7.2)


  取0.2mol/L磷酸二氢钾溶液50ml与0.2mol/L氢氧化钠溶液35ml,加新沸过的冷水稀释至200ml,摇匀。


  (12)磷酸盐缓冲液(pH7.3)


  取磷酸氢二钠1.9734g与磷酸二氢钾0.2245g,加水使溶解成1000ml,调节pH值至7.3。


  (13)磷酸盐缓冲液(pH7.4)


  取磷酸二氢钾1.36g,加0.1mol/L氢氧化钠溶液79ml,用水稀释至200ml。


  (14)磷酸盐缓冲液(pH7.6)


  取磷酸二氢钾27.22g,加水使溶解成1000ml,取50ml,加0.2mol/L氢氧化钠溶液42.4ml,再加水稀释至200ml。


  (15)磷酸盐缓冲液(pH7.8)


  甲液:取磷酸氢二钠35.9g,加水溶解,并稀释至500ml。乙液:取磷酸二氢钠2.76g,加水溶解,并稀释至100ml。取上述甲液91.5ml与乙液8.5ml混合,摇匀。


  (16)磷酸盐缓冲液(pH7.8~8.0)


  取磷酸氢二钾5.59g与磷酸二氢钾0.41g,加水使溶解成1000ml。


  (17)磷酸盐缓冲液(pH11.0)


  取0.25mol/L磷酸钠溶液110ml和0.5mol/L磷酸氢二钠溶液220ml,用水稀释至1000ml,摇匀。


  3.2醋酸盐缓冲溶液


  醋酸盐缓冲液是一种常用的实验室试剂,用于调节溶液的酸碱度。它具有稳定性强、pH值变化较小的特点,醋酸盐缓冲液的配制方法相对简单,只需将醋酸与其盐类(如醋酸钠或醋酸铵)按一定比例溶解在水中,即可得到所需的缓冲液。醋酸盐的选择要根据所需的缓冲液pH值来确定,一般常用的是醋酸钠缓冲液(pH范围为4.0-6.0)和醋酸铵缓冲液(pH范围为3.8-5.8)。


  (1)醋酸钠缓冲液


  取醋酸-醋酸钠缓冲液(pH3.6)4ml,加水稀释至l00ml。


  (2)醋酸盐缓冲液(pH3.5)


  取醋酸铵25g,加水25ml溶解后,加7mol/L盐酸溶液38ml,用2mol/L盐酸溶液或5mol/L氨溶液准确调节pH值至3.5,用水稀释至100ml。


  (3)醋酸-锂盐缓冲液(pH3.0)


  取冰醋酸50ml,加水800ml混合后,用氢氧化锂调节pH值至3.0,再加水稀释至1000ml。


  (4)醋酸-醋酸钠缓冲液(pH3.6)


  取醋酸钠5.1g,加冰醋酸20ml,再加水稀释至250ml。


  (5)醋酸-醋酸钠缓冲液(pH3.7)


  取无水醋酸钠20g,加水300ml溶解后,加溴酚蓝指示液1ml及冰醋酸60~80ml,至溶液从蓝色转变为纯绿色,再加水稀释至1000ml。


  (6)醋酸-醋酸钠缓冲液(pH3.8)


  取2mol/L醋酸钠溶液13ml与2mol/L醋酸溶液87ml,加每1mg/ml硫酸铜溶液0.5ml,再加水稀释至1000ml。


  (7)醋酸-醋酸钠缓冲液(pH4.5)


  取醋酸钠18g,加冰醋酸9.8ml,再加水稀释至1000ml。


  (8)醋酸-醋酸钠缓冲液(pH4.6)


  取醋酸钠5.4g,加水50ml使溶解,用冰醋酸调节pH值至4.6,再加水稀释至100ml。


  (9)醋酸-醋酸钠缓冲液(pH6.0)


  取醋酸钠54.6g,加1mol/L醋酸溶液20ml溶解后,加水稀释至500ml。


  (10)醋酸-醋酸钾缓冲液(pH4.3)


  取醋酸钾14g,加冰醋酸20.5ml,再加水稀释至1000ml。


  (11)醋酸-醋酸铵缓冲液(pH4.5)


  取醋酸铵7.7g,加水50ml溶解后,加冰醋酸6ml与适量的水使成100ml。


  (12)醋酸-醋酸铵缓冲液(pH4.8)


  取醋酸铵77g,加水约200ml使溶解,加冰醋酸57ml,再加水至1000ml。


  (13)醋酸-醋酸铵缓冲液(pH6.0)


  取醋酸铵100g,加水300ml使溶解,加冰醋酸7ml,摇匀。


  3.3硼酸盐缓冲溶液


  硼酸盐缓冲溶液中的硼酸盐常见为硼酸钠,简称硼砂,在水溶液中极易发生B4O5(OH)4-+5H2O←→2H3BO3+2B(OH)4-水解反应,生成互为缓冲对的H3BO3和B(OH)4-。常见的硼酸盐缓冲溶液有硼砂缓冲液、硼酸-硼砂缓冲液。


  硼砂缓冲溶液的配制是将一定质量的硼砂溶于蒸馏水中,再用盐酸调节pH值至合适值,pH值范围一般为8.0~9.0;也可用氢氧化钠调节pH值,pH值范围一般为8.0~10.8。而硼酸-硼砂缓冲溶液则一般由一定量的硼酸和硼砂溶于蒸馏水中配制而成,pH值范围一般为6.5~8.9左右。当应用于生化溶液时,需要加入一定量的NaCl以维持溶液等渗。


  (1)硼酸-氯化钾缓冲液(pH9.0)


  取硼酸3.09g,加0.1mol/L氯化钾溶液500ml使溶解,再加0.1mol/L氢氧化钠溶液210ml。


  (2)硼酸氯化钾缓冲液(pH9.6)


  取硼酸氯化钾溶液(0.2mol/L,取硼酸12.37g与氯化钾14.91g,加水使溶解至1000ml)50ml,加氢氧化钾溶液(0.2mol/L)36.9ml,再用水稀释至200ml。


  (3)硼砂-氯化钙缓冲液(pH8.0)


  取硼砂0.572g与氯化钙2.94g,加水约800ml溶解后,用1mol/L盐酸溶液约2.5ml调节pH值至8.0,加水稀释至1000ml。


  (4)硼砂-碳酸钠缓冲液(pH10.8~11.2)


  取无水碳酸钠5.30g,加水使溶解成1000ml;另取硼砂1.91g,加水使溶解成100ml。临用前取碳酸钠溶液973ml与硼砂溶液27ml,混匀。


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