缓冲溶液(buffer solution)是指加入溶液中能控制pH值或氧化还原电位等仅发生可允许的变化的溶液。在这里主要讨论它对溶液酸度的维持。缓冲溶液对化学和生物化学有着特别重要的作用，在下一节络合滴定法中就要应用缓冲溶液控制溶液一定的pH值。酸碱缓冲溶液分为两类：一类是由弱酸及其共轭碱组成，它之所以能起缓冲作用，是因为它既有质子的接受者又有质子的供给者，当溶液中H⁺增加时质子接受者与之结合，当溶液中H+减少时质子的供给者可以提供质子加以补充，所以溶液酸度基本保持不变。例如HAc-NaAc缓冲溶液，溶液中存在

NaAc→Na⁺＋Ac^-

HAcH⁺＋Ac^-

因HAc和Ac^-浓度都比较大，当加入少量H⁺时，H⁺与Ac^-结合。当加入少量OH^-时，OH^-与HAc结合。当溶液稍加稀释，会增大HAc的离解，H^＋得到补充。所以H^＋浓度基本保持不变。

另一类是强酸或强碱溶液，由于其酸度或碱度较高，外加少量酸、碱或稀释时pH值的相对变化不大。实际应用中以前一类为主。

从用途考虑还有一类缓冲溶液称作标准缓冲溶液，用于校正酸度计pH值。我国国家标准物质研究中心制定了7种pH标准缓冲物质组成。

(一)缓冲溶液pH值计算和配制

一般用作控制溶液酸度的缓冲溶液，对计算pH值的准确度要求不高，常用最简式计算。

(1)酸性缓冲溶液

例1量取冰HAc(浓度为17mol/L)80mL，加入160gNaAc·3H₂O，用水稀释至1L，求此溶液的pH值^M(NaAc·3H₂O)=136.08g/mol；K_HAc＝1.8×10^-5)。

(2)碱性缓冲溶液

例2称取NH₄C1 50g溶于高战、水，加入浓氨水(浓度为15mol/L)300mL，用水稀释至1L，求此溶液的pH值。(^M(NH₄CI)=53.49g/mol；K_b＝1.8×10^-5)

(3)缓冲溶液配制

例3配制pH=4,c_HAc+c_NaAc=1.0mol/L的缓冲溶液1.0L,需多少克HAc和NaAc。pK_HAc=4.74。

[解] pH＝pK_a-1g(c_HAc/c_NaAc)

4=4.74-1g[c_HAc/(1-c_HAc)]c_HAc=0.85mol/L

c_NaAc＝1-0.85＝0.15mol/L

需HAc：0.85×60＝51g

NaAc：0.15×82.034＝12g

若需要精确计算缓冲溶液的pH值时，必须考虑离子强度的影响，就应该进行活度校正。例如计算0.025mol/L KH₂PO₄-0.025mol/LNa₂HPO₄标准缓冲溶液的pH值，不考虑离子强度的影响的计算值为7.20，考虑离子强度的影响的计算值为6.87，实验结果为6.86，具体计算方法可参见文献。常用缓冲溶液配制方法见表7-5。

表7-5常用缓冲溶液配制

(二)缓冲容量和缓冲范围

缓冲容量是衡量缓冲溶液缓冲能力大小的尺度，常用β表示，其定义是：使1L缓冲溶液pH值增加1个pH单位所需加入强碱的量，或者使pH值减少1个pH单位所需加入强酸的量。

缓冲容量的大小与下列两个因素有关：

①缓冲物质的总浓度越大，β越大；

②缓冲物质总浓度相同时，组分浓度比越接近1，β越大。当组分浓度1：1时，β最大。

一般规定，缓冲溶液中两组分浓度比在10 : 1和1:10之间为缓冲溶液有效的缓冲范围。

对HA-A^-体系，pH＝pK_a±1(缓冲范围)

对B-BH^＋体系，pOH=pK_b±1(缓冲范围)

(三)缓冲溶液选择

选择缓冲溶液时应考虑下列原则：

①缓冲溶液对测定过程无干扰；

②根据所需控制的pH值，选择相近pK_a或pK_b的缓冲溶液；

③应有足够的缓冲容量，即缓冲组分的浓度要大一些，一般在0.01～0.1mol/L之间。