酸、碱与离子平衡
缓冲溶液
/ BUFF-er /
想想汽车上的减震器:压过一个坑,车身几乎不颠,因为弹簧把冲击吸收掉了。缓冲溶液对酸度做的正是同一件事。加进一点酸或碱,pH 不会猛然跳动,而是几乎不动——溶液把这次化学冲击吸收了。
缓冲液是一种弱酸和它的共轭碱(或者一种弱碱和它的共轭酸)的混合物,二者数量相近。弱酸随时准备中和任何加进来的碱,而它的共轭碱随时准备清理任何加进来的酸。由于这一对搭档互相分担任务,水合氢离子浓度——也就是 pH——在一段有用的范围内几乎保持不变。
缓冲液之所以极其重要,是因为太多化学过程必须在稳定的 pH 下进行。你的血液就是一套碳酸盐缓冲体系,把你维持在 pH 7.4 附近;细胞培养、发酵和洗发水也全都依赖缓冲液。它诚实的局限在于容量:缓冲液只能维持 pH 到它两个搭档之一被耗尽为止,此后 pH 就会突然失守。
醋酸和醋酸钠的混合物把 pH 维持在 4.7 附近。滴进一些盐酸,醋酸根离子悄悄把质子吞下,于是 pH 几乎不变。
一对弱酸/共轭碱缓冲了溶液,抵御 pH 的剧烈波动。
缓冲液在其弱酸的 pKa 附近效果最好;那里两个搭档最为势均力敌。若想把目标 pH 拉到离 pKa 一个单位以上,缓冲液就会失衡、变弱。
又称
另见