4.4　缓冲溶液的配制

4.4.1　缓冲溶液的配制方法

根据对缓冲容量的讨论，在配制一定pH值的缓冲溶液时，为了使所配制的溶液具有一定的缓冲能力，应按下列原则和步骤进行。

（1）选择适当的缓冲系

在选择缓冲溶液时，除要求缓冲溶液对反应没有干扰，有足够的缓冲容量外，还要使所要求的pH值包括在此缓冲溶液的缓冲范围内，并且尽量接近共轭酸的pK_a，使缓冲容量接近极大值。如欲配制pH=4.0的缓冲溶液，可选择HCOOH-HCOO^-缓冲系，HCOOH的pK_a=3.75，还可选择HAc-Ac^-缓冲系，HAc的pK_a=4.75，在相同条件下，选择HCOOH-HCOO^-缓冲系的缓冲容量更大一些。

（2）配制的缓冲溶液要有适当的总浓度

缓冲溶液的总浓度太低，缓冲容量过小；总浓度太高，会造成溶液中离子强度太大，导致副反应发生，对主反应有影响，在实际应用中也没有必要。一般总浓度控制在0.05～0.2mol·L^-1范围内为宜。

（3）计算所需共轭酸和共轭碱的量

为方便起见，常常使用相同浓度的共轭酸和共轭碱溶液进行配制。设缓冲溶液的总体积为V，需取共轭酸的体积为V（HB），共轭碱的体积为V（B^-），混合前浓度均为c，则混合后：

c（HB）=cV（HB）/V　，　c（B^-）=cV（B^-）/V

代入式（4-2），得

　　（4-14）

V=V（HB）+V（B^-）

利用上式很容易计算出共轭酸和共轭碱的体积。

（4）校正

按计算结果，分别量取V（HB）体积的HB溶液和V（B^-）体积的B^-溶液相混合，就可配制成V体积的所需pH值近似的缓冲溶液，如果要求pH值较精确的实验，还需用pH计对所配缓冲溶液的pH值进行校正。

【例题4-4】　如何配制100mL pH值约为9.00的缓冲溶液。

解　（1）选择缓冲系

查表4-2常见缓冲系可知，NH₄Cl-NH₃缓冲系中共轭酸N的pK_a=9.25，与欲配制缓冲溶液的pH值较为接近，可选用此缓冲系。

（2）确定总浓度

若配制具备中等能力的缓冲溶液，并考虑计算方便，选用浓度均为0.10mol·L^-1的NH₄Cl和NH₃溶液，应用式（4-14）可得：

100mL=V（N）+V（NH₃）

计算可得　V（N）=64mL　，V（NH₃）=100mL-64mL=36mL

按计算结果，分别量取0.10mol·L^-1 NH₄Cl溶液64mL和0.10mol·L^-1 NH₃溶液36mL，混合均匀即可得所需的缓冲溶液，如有必要，可用pH计校正。

根据上述方法配制的缓冲溶液与实际测定值还有一定误差，因为没有考虑离子强度所引起的偏差及温度等因素的影响。为了准确又方便地配制所需pH值的缓冲溶液，科学家们对缓冲溶液的配制进行了精密和系统的研究，并制订了许多配制准确pH值缓冲溶液的配方，在实际工作中往往不需临时计算，可查有关手册，根据这些标准配方进行配制，就可得到所需准确pH值的缓冲溶液。

在生理学和生物化学中，最常采用的缓冲系是三（羟甲基）甲胺及其盐酸盐，符号分别为Tris和Tris·HCl，它们的化学式为（HOCH₂）₃CNH₂和（HOCH₂）₃CNH₂·HCl。在Tris缓冲溶液中加入NaCl是为了调节离子强度至0.16，使其与生理盐水等渗。表4-6是Tris和Tris·HCl组成的缓冲溶液的配方，以供参考。

4.4.2　标准缓冲溶液

使用pH计测量溶液的pH值时，必须先用标准缓冲溶液校正仪器，标准缓冲溶液的性质稳定，具有一定缓冲容量和抗稀释能力，其pH值是在一定温度下通过实验准确测定的。一些常用标准缓冲溶液的pH值及温度系数列于表4-7。

表4-7中温度系数为“+”时，表示缓冲溶液的pH值随温度的升高而增大；温度系数为“-”时，则表示pH值随温度的升高而减小。

在配制标准缓冲溶液时，要求水的纯度很高，一般用重蒸水，配制碱性（pH>7）的标准缓冲溶液时，要用新排除CO₂的重蒸水。