緩沖液(Buffer solution)
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(duì)所組成的溶液,能夠在加入一定量其他物質(zhì)時(shí)減緩pH的改變。以生物實(shí)驗(yàn)中最常用的一種緩沖液PBS為例,是由Na2HPO4、KH2PO4組成的緩沖對(duì),在PH5.8-8.0范圍內(nèi)有較強(qiáng)的緩沖能力。在工業(yè)上,緩沖溶液常被用于調(diào)節(jié)染料的pH,緩沖溶液還可以被用于pH計(jì)的校正。
緩沖液的作用原理有哪些:
當(dāng)往某些溶液中加入一定量的酸和堿,或加少量水稀釋時(shí),溶液有阻礙溶液pH變化的作用,稱(chēng)為緩沖作用,這樣的溶液叫做緩沖溶液。弱酸及其鹽的混合溶液(如HOAc與NaOAc),弱堿及其鹽的混合溶液(如NH3·H2O與NH4Cl)等都是緩沖溶液。
作用原理:
由弱酸HA及其鹽NaA所組成的緩沖溶液對(duì)酸的緩沖作用,是由于溶液中存在足夠量的堿A-的緣故。當(dāng)向這種溶液中加入一定量的強(qiáng)酸時(shí),H+離子基本上被A-離子消耗:所以溶液的pH值幾乎不變;當(dāng)加入一定量強(qiáng)堿時(shí),溶液中存在的弱酸HA消耗OH-離子而阻礙pH的變化。在緩沖溶液中加入少量強(qiáng)酸或強(qiáng)堿,其溶液pH值變化不大,但若加入酸,堿的量多時(shí),緩沖溶液就失去了它的緩沖作用。這說(shuō)明它的緩沖能力是有一定限度的。緩沖溶液的緩沖能力與組成緩沖溶液的組分濃度有關(guān)。0.1mol·L-1HAc和0.1mol· L1NaAc組成的緩沖溶液,比0.01mol·L-1HAc和0.01mol·L-1NaAc的緩沖溶液緩沖能力大。關(guān)于這一點(diǎn)通過(guò)計(jì)算便可證實(shí)。但緩沖溶液組分的濃度不能太大,否則,不能忽視離子間的作用。組成緩沖溶液的兩組分的比值不為1∶1時(shí),緩沖作用減小,緩沖能力降低,當(dāng)c(鹽)/c(酸)為1∶1時(shí)△pH小,緩沖能力大。不論對(duì)于酸或堿都有較大的緩沖作用。緩沖溶液的pH值可用下式計(jì)算:此時(shí)緩沖能力大。緩沖組分的比值離1∶1愈遠(yuǎn),緩沖能力愈小,甚至不能起緩沖作用。對(duì)于任何緩沖體系,存在有效緩沖范圍,這個(gè)范圍大致在pKaφ(或pKbφ)兩側(cè)各一個(gè)pH單位之內(nèi)。
常見(jiàn)的TRIS緩沖液
Tris全稱(chēng)為三羥甲基氨基甲烷,又叫氨基丁三醇,CAS號(hào)為77-86-1,外觀為白色結(jié)晶粉末。可溶于乙醇和水,也會(huì)與乙酸乙酯溶解但是比較緩慢,不與乙醚、四氯化碳,對(duì)銅、鋁有腐蝕作用。
Tris大量應(yīng)用于急性代謝性及呼吸性酸血癥,屬于一種堿性緩沖劑,對(duì)代謝酸中毒和酶活動(dòng)反應(yīng)具有良好的緩沖作用,可能引起低血糖、低血壓、惡心、嘔吐。甚至?xí)种坪粑鼘?dǎo)致呼吸停止。過(guò)量攝入或者腎功能不全時(shí)可引起堿血癥。當(dāng)Tris和酸量滴定法基準(zhǔn)物質(zhì)使用時(shí),純度要求會(huì)很高,基本為99.9%-100%
Tris因?yàn)槭侨鯄A性,在溫度為25℃以下時(shí),Pka為8.1,但是依據(jù)緩沖理論,它的有效緩沖范圍在PH7.0-9.2之間。而Tris的水溶液PH在10.5左右,一般用加鹽酸來(lái)調(diào)節(jié)PH值到所需值,不過(guò)同時(shí)也要注意溫度對(duì)Tris的Pka的影響。由于Tris緩沖液是弱堿性溶液,DNA會(huì)在溶液里被去質(zhì)子化,從而提高其溶解性。所以經(jīng)常有人在Tris鹽酸緩沖液中加入EDTA制成TE緩沖液,而且把PH值調(diào)節(jié)的溶液換成乙酸,就可以獲得TAE緩沖液。
緩沖液的作用原理有哪些:
當(dāng)往某些溶液中加入一定量的酸和堿,或加少量水稀釋時(shí),溶液有阻礙溶液pH變化的作用,稱(chēng)為緩沖作用,這樣的溶液叫做緩沖溶液。弱酸及其鹽的混合溶液(如HOAc與NaOAc),弱堿及其鹽的混合溶液(如NH3·H2O與NH4Cl)等都是緩沖溶液。
作用原理:
由弱酸HA及其鹽NaA所組成的緩沖溶液對(duì)酸的緩沖作用,是由于溶液中存在足夠量的堿A-的緣故。當(dāng)向這種溶液中加入一定量的強(qiáng)酸時(shí),H+離子基本上被A-離子消耗:所以溶液的pH值幾乎不變;當(dāng)加入一定量強(qiáng)堿時(shí),溶液中存在的弱酸HA消耗OH-離子而阻礙pH的變化。在緩沖溶液中加入少量強(qiáng)酸或強(qiáng)堿,其溶液pH值變化不大,但若加入酸,堿的量多時(shí),緩沖溶液就失去了它的緩沖作用。這說(shuō)明它的緩沖能力是有一定限度的。緩沖溶液的緩沖能力與組成緩沖溶液的組分濃度有關(guān)。0.1mol·L-1HAc和0.1mol· L1NaAc組成的緩沖溶液,比0.01mol·L-1HAc和0.01mol·L-1NaAc的緩沖溶液緩沖能力大。關(guān)于這一點(diǎn)通過(guò)計(jì)算便可證實(shí)。但緩沖溶液組分的濃度不能太大,否則,不能忽視離子間的作用。組成緩沖溶液的兩組分的比值不為1∶1時(shí),緩沖作用減小,緩沖能力降低,當(dāng)c(鹽)/c(酸)為1∶1時(shí)△pH小,緩沖能力大。不論對(duì)于酸或堿都有較大的緩沖作用。緩沖溶液的pH值可用下式計(jì)算:此時(shí)緩沖能力大。緩沖組分的比值離1∶1愈遠(yuǎn),緩沖能力愈小,甚至不能起緩沖作用。對(duì)于任何緩沖體系,存在有效緩沖范圍,這個(gè)范圍大致在pKaφ(或pKbφ)兩側(cè)各一個(gè)pH單位之內(nèi)。
常見(jiàn)的TRIS緩沖液
Tris全稱(chēng)為三羥甲基氨基甲烷,又叫氨基丁三醇,CAS號(hào)為77-86-1,外觀為白色結(jié)晶粉末。可溶于乙醇和水,也會(huì)與乙酸乙酯溶解但是比較緩慢,不與乙醚、四氯化碳,對(duì)銅、鋁有腐蝕作用。
Tris大量應(yīng)用于急性代謝性及呼吸性酸血癥,屬于一種堿性緩沖劑,對(duì)代謝酸中毒和酶活動(dòng)反應(yīng)具有良好的緩沖作用,可能引起低血糖、低血壓、惡心、嘔吐。甚至?xí)种坪粑鼘?dǎo)致呼吸停止。過(guò)量攝入或者腎功能不全時(shí)可引起堿血癥。當(dāng)Tris和酸量滴定法基準(zhǔn)物質(zhì)使用時(shí),純度要求會(huì)很高,基本為99.9%-100%
Tris因?yàn)槭侨鯄A性,在溫度為25℃以下時(shí),Pka為8.1,但是依據(jù)緩沖理論,它的有效緩沖范圍在PH7.0-9.2之間。而Tris的水溶液PH在10.5左右,一般用加鹽酸來(lái)調(diào)節(jié)PH值到所需值,不過(guò)同時(shí)也要注意溫度對(duì)Tris的Pka的影響。由于Tris緩沖液是弱堿性溶液,DNA會(huì)在溶液里被去質(zhì)子化,從而提高其溶解性。所以經(jīng)常有人在Tris鹽酸緩沖液中加入EDTA制成TE緩沖液,而且把PH值調(diào)節(jié)的溶液換成乙酸,就可以獲得TAE緩沖液。