實驗室各種緩沖溶液

首先，什么是緩沖溶液？緩沖液（Buffer solution）通常是由「弱酸及其共軛堿」或「弱堿及其共軛酸」緩沖對所組成的溶液，能夠在加入一定量其他物質時減緩pH的改變。以生物實驗中最常用的一種緩沖液PBS為例，是由Na2HPO4、KH2PO4組成的緩沖對，在PH5.8-8.0范圍內有較強的緩沖能力。

假設緩沖溶液里含有弱酸HA以及它的共軛堿  。在溶液里發生的質子反應為：

水合氫離子的濃度取決于弱酸與其共軛堿的濃度比。當加入少量強堿時，酸被中和，導致了氫氧根離子在溶液中很少累積，從而的濃度增加，的濃度減少。可以看到，雖然加入了強堿，但是溶液里的氫氧根離子變化很少，同時，濃度較大，相對的變化小，兩者比值幾乎無變化，因此根據公式，水合氫離子的濃度變化很小。加入弱酸則是同樣的道理。由于在大濃度基數上的微小變化不會改變比值，也因此維持了體系內氫離子和氫氧根離子濃度的平衡。

為了保證緩沖溶液有足夠強的緩沖能力，在配制緩沖溶液時，需要做到：

為使共軛酸堿對的濃度比接近于1，應根據所需要維持的pH范圍選擇合適的緩沖對，使其中的弱酸的PKa等于或接近于所要求的pH。

例如，生物培養液中需用PH=7.0的緩沖溶液，已知H2PO4-的pKa2=7.21，因此，H2PO4—HPO42-是可以選擇的合適的緩沖對。如若配制PH=9.0的緩沖溶液，則可選擇NH3·H2O-NH4Cl緩沖對（pKa（NH4+）=9.25）。可見弱酸的Ka是選擇緩沖溶液的主要依據，表中列出了幾種常用的緩沖溶液。

常用作緩沖溶液的酸類由弱酸及其共軛酸鹽組合成的溶液具有緩沖作用。常見的緩沖體系有：

1、弱酸和它的鹽（如HAc---NaAc）

2、弱堿和它的鹽（NH3·H2O---NH4Cl）

3、多元弱酸的酸式鹽及其對應的次級鹽（如NaH2PO4---Na2HPO4）的水溶液組成。

而生化實驗室常用的緩沖系主要有磷酸、檸檬酸、碳酸、醋酸、巴比妥酸、Tris（三羥甲基氨基甲烷）等系統，生化實驗或研究工作中要慎重地選擇緩沖體系，因為有時影響實驗結果的因素并不是緩沖液的pH值，而是緩沖液中的某種離子。如硼酸鹽、檸檬酸鹽、磷酸鹽和三羥甲基甲烷等緩沖劑都可能產生不需要的化學反應。

硼酸鹽：硼酸鹽與許多化合物形成復鹽、如蔗糖。

檸檬酸鹽：檸檬酸鹽離子容易與鈣結合，所以存在有鈣離子的情況下不能使用。

磷酸鹽：在有些實驗，它是酶的抑止劑或甚至是一個代謝物，重金屬易以磷酸鹽的形式從溶液中沉淀出來。而且它在pH7.5以上時緩沖能力很小。

三羥甲基氨基甲烷：它可以和重金屬一起作用，但在有些系統中也起抑制作用。其主要缺點時溫度效應。這點往往被忽視，在室溫pH是7.8的Tris緩沖液，4℃時是8.4，37℃時是7.4，因此，4℃配制的緩沖液在37℃進行測量時，其氫離子濃度就增加了10倍。在pH7.5以下，其緩沖能力極為不理想。

緩沖溶液的作用是在有限的范圍內調整溶液的pH值使待測溶液的酸度符合分析方法所規定的范圍，例如，苯酚在堿性介質及鐵氰化鉀存在下，可與4-氨基安替比林反應生成橙紅色的安替比林染料，為了防止芳香胺類的干擾以pH在10士0.2時最為適宜。為此，就需要在待測溶液中加入氨一氯化錢緩沖溶液調整和控制待測溶液的pH為10.0士0.2。

在實際工作中有些分析人員由于不大了解緩沖溶液的作用機理，當所配制和使用的緩沖溶液與規定的數值不相符時，為使緩沖溶液達到要求，就用鹽酸或氫氧化鈉等強酸、強堿進行調節, 以為這樣做可以使緩沖溶液盡快達到所需要的pH值，然而，結果卻適得其反，這樣的溶液pH值雖然調對了，可是它的緩沖體系卻被破壞了，作用也就失去了，緩沖溶液一般都是由弱酸及其弱酸鹽或是弱堿及其弱堿鹽組成的一對共軛體。

使用緩沖溶液的注意事項：不少緩沖溶液都含有易揮發組分，如，氨-氯化銨中的氨酷酸-醋酸鈉中的醋酸。現在，不少實驗室引入了定量加液器，用定量加液器加試劑，具有簡便準確誤差恒定的特點，特別是在做成批樣品時更顯出它的優越性，不少同志也喜歡用它來加緩沖液，但是，應注意緩沖液不能長久存放在定量加液器中，因該器皿不密閉，易造成氨的揮發（醋酸-醋酸鈉緩沖液中的醋酸也同理），從而，導致溶液失效，正確的做法是緩沖液應適量配制，使用后及時密閉并置于低溫中保存。

提到緩沖液就不得不延伸一下，這就是Henderson-Hasselbalch方程。