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Release Time：2019-11-23缓冲液（buffer）
缓冲液是弱酸和共轭碱或弱碱和共轭酸的溶液，用于抵抗添加了溶质的pH值变化。
一、缓冲液概念
缓冲剂是包含弱酸及其共轭碱或弱碱及其共轭酸的水溶液。当向其中添加少量强酸或强碱时，其pH值变化很小。 它用于防止溶液的pH值发生任何变化，而与溶质无关。 在多种化学应用中，缓冲溶液被用作将pH保持在几乎恒定值的手段。 例如，人体中的血液是缓冲溶液。
由于酸（HA）和其共轭碱（A–）之间存在平衡，因此缓冲溶液可抵抗pH值变化。 该反应的平衡方程为：
HA?H++A−
根据Le Chatelier的原理，当将某种强酸（更多的H +）添加到弱酸及其共轭碱的平衡混合物中时，平衡向左移动。这导致氢离子（H +）的浓度增加的量小于添加强酸时的预期量。类似地，如果将强碱添加到混合物中，则氢离子浓度降低的幅度小于碱添加量的预期量。这是因为反应向右移动以适应与碱反应中H +的损失。
缓冲溶液在广泛的应用中是必需的，在生物学中，它们对于保持蛋白质起作用的正确pH值是必不可少的。如果pH值超出狭窄范围，则蛋白质将停止工作并分解。血浆中需要碳酸（H2CO3）和碳酸氢盐（HCO3-）的缓冲液，以保持pH在7.35和7.45之间。在工业上，缓冲溶液用于发酵过程以及为染色织物中使用的染料设定正确的条件。
二、如何制备缓冲液
有两种方法可以制备特定pH的缓冲溶液：
在第一种方法中：通过将缓冲剂的酸形式溶于获得最终溶液体积所需的约60％的水体积中，来制备具有酸及其共轭碱的溶液，然后使用pH探针测量溶液的pH。 可使用强碱（如NaOH）将pH调节至所需值，如果缓冲液是用碱及其共轭酸制成的，则可以使用强酸（如HCl）调节pH， pH正确后，将溶液稀释至最终所需体积。
第二种：您可以制备酸形式和碱形式的溶液。 两种溶液的缓冲液浓度必须与最终溶液中的缓冲液浓度相同。 要获得最终的缓冲液，请在监视pH值的同时将一种溶液添加到另一种溶液中。
第三种：您可以使用Henderson-Hasselbach方程来确定制备一定pH的缓冲液所需的酸和共轭碱的确切数量：
pH=pKa+log([A−][HA])
其中pH是[H +]的浓度，pKa是酸解离常数，[\ text {A}-]和[\ text {HA}]是共轭碱和起始酸的浓度。
如何计算缓冲液的pH？
可以从平衡常数和酸的初始浓度计算缓冲溶液的pH。
缓冲液中pH代表着什么意义？
在化学中，pH是溶液中氢离子（H +）浓度的量度。 可以从反应的各种组分的浓度计算缓冲剂的pH。 缓冲液的平衡方程为：
HA?H++A−
弱酸的强度通常表示为平衡常数， 酸离解平衡常数（Ka）是反应的酸度，它测量酸离解的倾向：
Ka=[H+][A−][HA]
[H +] x [A–]大于[HA]时，Ka值越大，越有利于形成H +，溶液的pH值越低。
四、ICE表格：解决缓冲液平衡问题的有效工具
ICE（初始，更改，平衡）表对于理解平衡和计算缓冲溶液的pH值非常有用。 它们包括使用反应物和产物的初始浓度，它们在反应过程中发生的变化以及它们的平衡浓度。 例如，考虑以下问题：
计算最初由0.0500 M NH3和0.0350 M NH4 +组成的缓冲溶液的pH值。 （注意：NH4 +的Ka为5.6 x 10-10）。 反应方程式如下：
NH+4?H++NH3
我们知道最初有0.0350 M NH4 +和0.0500 M NH3， 在反应发生之前，不存在H +，因此它从0开始。
在反应过程中，NH4+ 将解离为H+和NH3，由于该反应的化学计量比为1：1，因此NH4 +损失的量等于H +和NH3将获得的量，下表中的字母x表示此更改。
因此，平衡浓度将如下所示：
将平衡值带入方程中Ka的表达式：
5.6×10−10=[H+][NH3]/[NH+4]=x(0.0500+x)0.0350−x
假设与0.0500和0.0350相比x可以忽略不计，则等式简化为：
5.6×10−10=[H+][NH3]/[NH+4]=x(0.0500)0.0350
求解x（H +）：
x = [H+] = 3.92 x 10-10
pH = -log(3.92 x 10-10)
pH = 9.41
五、亨德森-哈塞尔巴尔奇方程
Henderson-Hasselbalch方程在数学上将溶液的可测量pH与酸的pKa（等于-log Ka）联系起来。 该方程式还可用于估算缓冲液的pH值并找到酸碱反应的平衡pH值。 该方程可从弱酸或缓冲液的pKa公式得出。 酸离解的平衡方程为：
HA?H++A−HA?H++A−
酸解离常数为：
Ka=[H+][A−][HA]Ka=[H+][A−][HA]
取整个方程的对数并重新排列后，结果是：log(Ka)=log[H+]+log([A−][HA])log(Ka)=log[H+]+log([A−][HA])
该等式可以重写为：
−pKa=−pH+log([A−][HA])−pKa=−pH+log([A−][HA])
分配负号给出了亨德森-哈塞尔巴尔奇方程的最终方程：
pH=pKa+log([A−][HA])
在另一个应用中，该方程式可用于确定制备一定pH的缓冲液所需的酸和共轭碱的量。 在给定的pH值和已知的pKa的情况下，Henderson-Hasselbalch方程的解给出了一个比率的对数，可以通过执行pH / pKa的对数来解决该比率：
10pH−pKa=[base]/[acid]
如何使用Henderson-Hasselbalch方程求解缓冲溶液的pH的示例如下：
由0.0350 M NH3和0.0500 M NH4 +组成的缓冲溶液的pH是多少（NH4 +的Ka为5.6 x 10-10）？ 该反应的等式为：
NH+4?H++NH3
假设为了使系统达到平衡，浓度的变化可以忽略不计，则亨德森-哈塞尔巴尔奇方程将是：
pH=pKa+log([NH3]/[NH+4])pH=pKa+log([NH3]/[NH4+])
pH=9.25+log(0.0350/0.0500)pH=9.25+log(0.0350/0.0500)
pH = 9.095
六、含有碱和共轭酸的缓冲液
碱性缓冲液可以由碱及其共轭酸的混合物制成，但用于确定pH值的公式采用不同的形式。
碱是降低溶液中氢离子（H +）浓度的物质。在更广义的Brønsted-Lowry定义中，氢氧根离子（OH–）是碱，因为它是与质子结合的物质。氨和某些有机氮化合物可与溶液中的质子结合并充当布朗斯台德·洛里碱。这些化合物的碱通常比氢氧根离子弱，因为它们对质子的吸引力较小。例如，当氨与OH–在水溶液中竞争质子时，它仅能部分成功。它只能与一部分H +离子结合，因此它将具有可测量的平衡常数。与强碱相比，与弱碱的反应导致较低的pH值。碱的范围从大于7的pH（7像纯水一样是中性的）到14（尽管有些碱大于14）。
碱性缓冲液可以由碱及其共轭酸的混合物制成，类似于弱酸及其共轭碱可用于制备缓冲液的方式。
如何计算缓冲液的碱pH值
通常使用OH–浓度计算碱的pH，首先找到pOH。 这样做是因为H +浓度不是反应的一部分，而OH-浓度却是反应的一部分。 pOH的公式为：
pOH=−log([OH−])
通过将共轭酸（例如NH4 +）和共轭碱（例如NH3）相乘，得到以下结果：
可使用以下公式计算pH：
pH=14−pOH
弱碱以与弱酸相同的方式存在于化学平衡中,碱解离常数（Kb）表示碱的强度。 例如，将氨放入水中时，将建立以下平衡：
具有较大Kb的碱将更完全地电离，这意味着它们是更坚固的碱。 NaOH（氢氧化钠）是比（CH3CH2）2NH（二乙胺）强的碱，后者是比NH3（氨）强的碱。 随着碱变弱，Kb值变小。
例如：
计算由0.051 M NH3和0.037 M NH4 +组成的缓冲溶液的pH值。 NH3的Kb = 1.8 x 10-5。
假设变化（x）对于0.051 M和0.037 M解决方案可以忽略不计：
常用缓冲液：
| 序列 | 货号 | 产品名 | 规格 |
| 1 | PBS缓冲液PH7.2-7.4（0.01mol/L） | HC0016-500ml | |
| 2 | PBS缓冲液PH7.2-7.4(0.1mol/L) | HC1895-100ml | |
| 3 | Tris Hcl缓冲液(1M PH6.8) | HC2055-100ml | |
| 4 | HC2112 | Tris Hcl缓冲液(ph8.0) | HC2112-500ml |
| 5 | SS6133 | BSA标准品（5mg/ml） | SS6133-10ml |
| 6 | SS6134 | PH值标准液（PH4.01） | SS6134-500ml |
| 7 | SS6135 | PH值标准液（PH7.01） | SS6135-500ml |
| 8 | SS6139 | 10%SDS磷酸盐缓冲液PH6.8 | SS6139-100ml |
| 9 | SS6139 | 10%SDS磷酸盐缓冲液PH6.8 | SS6139-500ml |
| 10 | SS6140 | 10%SDS磷酸盐缓冲液PH7.2 | SS6140-100ml |
| 11 | SS6140 | 10%SDS磷酸盐缓冲液PH7.2 | SS6140-500ml |
| 12 | SS6143 | 20×SSC pH7.0 | SS6143-100ml |
| 13 | SS6143 | 20×SSC pH7.0 | SS6143-500ml |
| 14 | SS6147 | 4×SDS-PAGE分离胶缓冲液（pH=8.8） | SS6147 100ml |
| 15 | SS6147 | 4×SDS-PAGE分离胶缓冲液（pH=8.8） | SS6147-500ml |
| 16 | SS6149 | 5×TBE 缓冲液 | SS6149-500ml |
| 17 | SS6150 | 10×TBE 缓冲液 | SS6150-500ml |
| 18 | SS6151 | 50×TAE 缓冲液 | SS6151-500ml |
| 19 | SS6152 | 10×TBS(0.05mol/L,pH7.4) | SS6152-500ml |
| 20 | SS6152 | 20×TBS(0.05mol/L,pH7.4) | SS6152-500ml |
| 21 | SS6153 | TE缓冲液，pH=8.0 | SS6153-100ml |
| 22 | SS6154 | X-gal(20mg/ml) | SS6154-1ml |
| 23 | HC0005 | 1×TBST | HC0005-500ml |
| 24 | 10×MOPS 缓冲液 | SS6116-100ml | |
| 25 | SS6101 | 30% Acr-Bis (29:1)，制胶液 | SS6101-100ml |
