緩衝溶液 | 食品添加物合法業者資訊網
2011年11月3日—在生物體中常見的緩衝溶液莫過於血液了。人類血液的pH值大約落在7.4左右,這是細胞可以存活的pH值,即使血液的pH只偏差了0.1,也 ...
緩衝溶液(Buffered Solution) 國立臺灣大學化學系學士生張育唐/國立臺灣大學化學系陳藹然博士責任編輯
緩衝溶液(Buffered Solution),是指當溶液中加入酸或者是鹼時,會抗拒pH值的改變,使整體溶液pH值可以維持一個相對穩定的值。這對於一些化學反應的進行相當重 要;因為許多的化學反應是受到pH值的影響,在不同的pH值環境下進行反應會得到不同的產物,所以控制pH值在一定範圍內是非常重要的。
在生物系統當中,緩衝溶液則扮演了更重要的角色;因為生物體內的天然催化劑「酵素」,其主成份為蛋白質,蛋白質會因溫度和強酸鹼的 影響結構遭受破壞,進而降低甚至喪失催化活性,所以體內需要一個進行生化反應且能夠維持固定pH值的環境。在生物體中常見的緩衝溶液莫過於血液了。人類血液的pH值大約落在7.4左右,這是細胞可以存活的pH值,即使血液的pH只偏差了0.1,也會讓細胞死亡而有生命危險。
那些溶液可以提供pH緩衝的效果呢?「弱酸搭配弱酸鹽」或「弱鹼搭配弱鹼鹽」的溶液具有緩衝的效果。弱酸鹼可以具有緩衝的效果是因為其弱酸鹼的共軛酸鹼對(conjugate acid/base pair)之間存在的酸鹼平衡。例如:弱酸HA在水中之解離平衡式為
HA⇌H++A–
由於反應平衡的緣故,當三者任何一個濃度受到了影響,其他兩者的濃度都會互相透過平衡調整,以達到新的平衡。當我們在弱酸溶液中加入少量鹼的時候,此時[H+]的濃度明顯減少,反應趨向於往右邊進行,[H+]與[A–]上升,而[HA]下降。只要溶液中還有未解離的HA存在,即[HA]≠0,被加入的鹼中和掉的H+就能經由HA的解離得到補充,所以溶液內的[H+]不會出現明顯劇烈變化,溶液的pH值維持在狹窄的範圍內,達到緩衝pH的效果。
此外,多質子酸/鹼系統(Polyprotic acid/base)也是良好且常見的緩衝溶液系統,而且相較於單質子酸,其可以配合的pH值範圍較廣、選擇性較多。這是因為多質子酸可以在不同的pH值 範圍內,...
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