缓冲剂

化学制剂

缓冲剂是能被用来控制高温高压状态下，或常温常压下，气体或液体逸度的固体组合，它可以是固态的也可以是液态的。化学工程中的缓冲剂常称为酸碱稳定剂，一般是盐类，如强酸弱碱或弱酸强碱盐类，在反应或保存中逐渐释出盐中的酸或碱以保持稳定的酸碱值。

分类

氧缓冲剂

氧缓冲剂是包括水在内的固体组合，在固定温度和总压条件下能产生恒定的氧逸度，用于H-O体系。

石墨缓冲剂

在一定温度和总压条件下，石墨的存在确定了体系的各种气相成分和逸度，用于C-O体系。

氧和石墨联合缓冲剂

用于C-O-H体系。

酸碱缓冲剂

酸碱缓冲剂通常为溶液，也称酸碱缓冲溶液，是一种能对溶液缓冲溶液中加入少量酸或少量碱，或因溶液的酸度起稳定作用的溶液。若往溶液中加入少量酸或少量碱，或因溶液中发生的化学反应产生了少量酸或少量碱，或将溶液稍加稀释，溶液的酸度基本不变。

缓冲剂在电镀中能抑制电镀液pH值的变化。如镀镍溶液中加入硼酸，其缓冲范围与电镀液的pH值5～6接近，因而它能有效地抑制电镀过程中引起的阴极附近溶液pH值的变化。此外，在其他一些电镀溶液中，铵盐、醋酸盐、柠檬酸盐等也得到应用。

作用原理

当往某些溶液中加入一定量的酸和碱时，有阻碍溶液pH变化的作用，称为缓冲作用，这样的溶液叫做缓冲溶液。弱酸及其盐的混合溶液（如HAc与NaAc），弱碱及其盐的混合溶液（如NH3·H2O与NH4Cl）等都是缓冲溶液。由弱酸HA及其盐NaA所组成的缓冲溶液对酸的缓冲作用，是由于溶液中存在足够量的碱A-的缘故。当向这种溶液中加入一定量的强酸时，H+离子基本上被A-离子消耗：所以溶液的pH值几乎不变；当加入一定量强碱时，溶液中存在的弱酸HA消耗OH-离子而阻碍pH的变化。

缓冲能力

在缓冲溶液中加入少量强酸或强碱，其溶液pH值变化不大，但若加入酸，碱的量多时，缓冲溶液就失去了它的缓冲作用。这说明它的缓冲能力是有一定限度的。缓冲溶液的缓冲能力与组成缓冲溶液的组分浓度有关。0.1mol·L-1HAc和0.1mol·L-1NaAc组成的缓冲溶液，比0.01mol·L-1HAc和0.01mol·L-1NaAc的缓冲溶液缓冲能力大。关于这一点通过计算便可证实。但缓冲溶液组分的浓度不能太大，否则，不能忽视离子间的作用。组成缓冲溶液的两组分的比值当c（盐）/c（酸）为1:1时△pH最小，此时缓冲能力大。缓冲组分的比值离1:1愈远，缓冲能力愈小，甚至不能起缓冲作用。对于任何缓冲体系，存在有效缓冲范围，这个范围大致在pKaφ（或pKbφ）两侧各一个pH单位之内。弱酸及其盐（弱酸及其共轭碱）体系pH=pKaφ±1弱碱及其盐（弱碱及其共轭酸）体系pOH=pKbφ±1例如HAc的pKaφ为4.76，所以用HAc和NaAc适宜于配制pH为3.76～5.76的缓冲溶液，在这个范围内有较大的缓冲作用。配制pH=4.76的缓冲溶液时缓冲能力最大，此时c（HAc）/c（NaAc）=1。

配制和应用

为了配制一定pH的缓冲溶液，首先选定一个弱酸，它的pKaφ尽可能接近所需配制的缓冲溶液的pH值，然后计算酸与碱的浓度比，根据此浓度比便可配制所需缓冲溶液。以上主要以弱酸及其盐组成的缓冲溶液为例说明它的作用原理、pH计算和配制方法。对于弱碱及其盐组成的缓冲溶液可采用相同的方法。

缓冲溶液在物质分离和成分分析等方面应用广泛，如鉴定Mg2+离子时，可用下面的反应：白色磷酸铵镁沉淀溶于酸，故反应需在碱性溶液中进行，但碱性太强，可能生成白色Mg（OH）2沉淀，所以反应的pH值需控制在一定范围内，因此利用NH3·H2O和NH4Cl组成的缓冲溶液，保持溶液的pH值条件下，进行上述反应。

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