缓冲溶液的缓冲能力,主要由其总浓度和组分比决定。首先,总的缓冲容量随总浓度的增加而提升。当总浓度恒定时,若缓冲组分的浓度比接近1:1的理想状态,缓冲能力也会相应增强。缓冲溶液的构成,如弱酸与其共轭碱的组合,如HA和其盐,能在加入强酸或强碱时,通过质子反应平衡,保持溶液pH值稳定。
举例来说,如含有HA和其共轭碱的缓冲液,即使在加入少量强碱时,由于酸碱中和,氢氧根离子虽有所增加,但由于酸的浓度远大于碱,使得氢氧根离子浓度的增加微乎其微,保持了水合氢离子浓度的稳定。同样的,加入弱酸时,即使浓度微小变化,由于浓度基数较大,缓冲效果明显。
常见的缓冲体系有弱酸与其盐(如HAc-NaAc)、弱碱与其盐(如NH4OH-NH4Cl)以及多元弱酸的酸式盐(如NaH2PO4-Na2HPO4)。在生化实验中,如磷酸、柠檬酸等缓冲系统的选择至关重要,因为除了pH值,缓冲液中的某些离子也可能影响实验结果。因此,选择合适的缓冲体系是实验成功的关键。