БУФЕРНЫЕ РАСТВОРЫ
Описание
БУФЕРНЫЕ РАСТВОРЫ (буферные смеси, буферы) — растворы, содержащие буферные системы и обладающие вследствие этого способностью поддерживать pH на постоянном уровне. Б. р. применяются для сохранения водородного показателя (см.) — в качестве стандартных растворов с известными и устойчивыми значениями pH и в других случаях лабораторной практики.
Б. р. обычно готовят путем растворения в воде взятых в соответствующих пропорциях слабой кислоты и ее соли, образованной щелочным металлом, частичной нейтрализацией слабой кислоты сильной щелочью или слабого основания сильной кислотой, растворением смеси солей многоосновной кислоты. Величины pH приготовленных таким образом Б. р. незначительно меняются с температурой. Б. р., представляющие собой смеси слабых оснований с их солями, образованными сильными кислотами, ввиду значительной зависимости их pH от температуры, как правило, применяются на практике редко. Общая концентрация компонентов Б. р., употребляемых для практических целей, в большинстве случаев находится в пределах 0,05— 0,2 н. Такого рода Б. р. проявляют буферное действие, если отношение концентраций составляющих их слабых кислот к концентрациям соответствующих солей не меньше 0,1 и не больше 10. Интервал значений pH, в к-ром Б. р. обладает устойчивыми буферными свойствами, лежит в пределах рК±1 (рК — отрицательный десятичный логарифм константы диссоциации слабой кислоты, входящей в состав Б. р., т. е. рК= —lgK). Т. о., для приготовления Б. р., проявляющего буферное действие, напр, в области pH=3—5, следует взять кислоту с рК=4.
СОСТАВ НАИБОЛЕЕ РАСПРОСТРАНЕННЫХ БУФЕРНЫХ РАСТВОРОВ, ПРИМЕНЯЕМЫХ В ЛАБОРАТОРНОЙ ПРАКТИКЕ
|
1. Глициновый буфер Серенсена |
||||||||||||||
|
pH |
1,04 1,15 |
1,25 |
1,42 |
1,65 |
1,93 |
2,28 |
2,61 |
2,92 |
3,34 |
3,68 |
— |
— |
— |
— |
|
Глицин — x |
0,0 1,0 |
2,0 |
3,0 |
4,0 |
5,0 |
6,0 |
7,0 |
8,0 |
9,0 |
9.5 |
— |
— |
— |
— |
|
Соляная кислота — у |
10,0 9,0 |
8,0 |
7,0 |
6,0 |
5,0 |
4,0 |
3,0 |
2,0 |
1,0 |
0,5 |
— |
— |
— |
— |
|
2. Ацетатный буфер Вальполя |
||||||||||||||
|
pH |
3,72 4,05 |
4,27 |
4,45 |
4,63 |
4,80 |
4,99 |
5,23 |
5,37 |
5,57 |
|||||
|
Уксусная кислота — х |
9,0 8,0 |
7,0 |
6,0 |
5,0 |
4,0 |
3,0 |
2,0 |
1,5 |
1,0 |
— |
— |
— |
— |
— |
|
Ацетат натрия — у |
1,0 2,0 |
3,0 |
4,0 |
5,0 |
6,0 |
7,0 |
8,0 |
8,5 |
9,0 |
— |
— |
— |
— |
— |
|
3. Фосфатный буфер Серенсен |
||||||||||||||
|
pH |
5,91 6,24 |
6,47 |
6,64 |
6,81 |
6,98 |
7,17 |
7,38 |
7,73 |
8,04 |
— |
— |
— |
— |
— |
|
NaH2PO4 — x |
9,0 8,0 |
7,0 |
6,0 |
5,0 |
4,0 |
3,0 |
2,0 |
1,0 |
0,5 |
— |
— |
— |
— |
— |
|
Na2HPO4 — y |
1,0 2,0 |
3,0 |
4,0 |
5,0 |
6,0 |
7,0 |
8,0 |
9,0 |
9,5 |
— |
— |
— |
— |
— |
|
4. Боратный буфер Палича |
||||||||||||||
|
pH |
6,77 7,09 |
7,36 |
7,60 |
7,78 |
7,94 |
8,08 |
8,20 |
8,41 |
8,60 |
8,69 |
8,84 |
8,98 |
9,11 |
9,24 |
|
Борная кислота — х |
9,7 9,4 |
9,0 |
8,5 |
8,0 |
7,5 |
7,0 |
6,5 |
5,5 |
4,5 |
4,0 |
3,0 |
2,0 |
1.0 |
0,0 |
|
Бура — у |
0,3 0,6 |
1,0 |
1,5 |
2,0 |
2,5 |
3,0 |
3,5 |
4,5 |
5,5 |
6,0 |
7,0 |
.8,0 |
9,0 |
10,0 |
|
5. Вероналовый буфер Михаэлиса |
||||||||||||||
|
PH |
6,80 7,00 |
7,20 |
7,40 |
7,60 |
7,80 |
8,00 |
8,20 |
8,40 |
8,60 |
8,80 |
9,00 |
9,20 |
9,40 |
9,60 |
|
Na-веронэл — х |
5,22 5,36 |
5,54 |
5,81 |
6,15 |
6,62 |
7,16 |
7,69 |
8,23 |
8,71 |
9,08 |
9,36 |
9,52 |
9,74 |
9,85 |
|
Соляная кислота — y |
4,78 4,64 |
4,46 |
4,19 |
3,85 |
3,38 |
2,84 |
2,31 |
1,77 |
1,29 |
0,92 |
0,64 |
0,48 |
0,26 |
0,15 |
|
6. Карбонатный буфер Кольтгоффа |
||||||||||||||
|
pH |
10,17 10,35 |
10,55 |
10,86 |
11,04 |
11,36 |
|||||||||
|
Соляная кислота — х |
20,0 15,0 |
10,0 |
5,0 |
3,0 |
0,0 |
|||||||||
|
7. Универсальный вероналовый буфер Михаэлиса |
||||||||||||||
|
pH |
2,62 3,20 |
3,62 3,88 4,13 4,33 |
4,66 |
4,93 |
5,32 |
6,12 |
6,99 |
7,25 |
7,42 |
7,66 |
7,90 |
|||
|
Соляная кислота — х |
15,0 14,0 |
13,0 |
12,0 |
11,0 |
10,0 |
9,0 |
8,0 |
7,0 |
6,5 |
6,0 |
5,5 |
5,0 |
4,0 |
3,0 |
|
pH |
8,18 8,55 |
8,68 |
8,90 |
9,16 |
9,64 |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
|
Соляная кислота — х |
2,0 1,0 |
0,75 |
0,5 |
0,25 |
0,0 |
|||||||||
|
8. Трис-буфер |
||||||||||||||
|
pH |
7,2 7,4 |
7,6 |
7,8 |
8,0 |
8,5 |
9,0 |
||||||||
|
Раствор а |
25,0 25,0 |
25,0 |
25,0 |
25,0 |
25,0 |
25,0 |
||||||||
|
Раствор б |
43,0 40,0 |
35,7 |
30,6 |
25,0 |
12,0 |
5,0 |
||||||||
|
Дистиллированная вода |
32,0 35,0 |
39,3 |
44,4 |
50,0 |
63,0 |
70,0 |
||||||||
Количества компонентов, необходимых для приготовления определенного Б. р., рассчитывают по уравнению соответствующей буферной системы или находят с помощью специальной таблицы (см. выше).
При пользовании таблицей следует иметь в виду: В левом вертикальном столбце перечислены наименования Б. р. и их составных частей (x, y).
Во всех горизонтальных рядах, соответствующих тому или иному Б. р., верхняя цифра обозначает искомые значения pH, нижние цифры (или цифра) — объем (в мл) составных частей (части) Б. р. (z, у). Значения х и у соответствуют объемам (в мл) каждого из компонентов Б. р. Напр., для получения Б. р. с pH 1,15 (второй цифровой столбец вверху) следует взять 1,0 мл раствора глицина и 9,0 мл HCl (из расчета приготовления 10,0 мл смеси).
Глициновый буфер Серенсена представляет смесь соответствующих объемов 0,1 М раствора глицина в 0,1 М растворе NaCl и 0,1М раствора HCl. Ацетатный буфер Вальполя — это смесь 0,2 М раствора уксусной к-ты и 0,2М раствора ее натриевой соли. Фосфатный буфер Серенсена готовят смешиванием М/15 растворов NaH2PO4 и Na2HPO4. Боратный буфер Палича — смесь соответствующих объемов 0,2 М раствора борной к-ты и 0,05 М раствора буры. Для приготовления вероналового буфера Михаэлиса используют 0,1 М раствор Na-веронала и 0,1 М раствор HCl.
Для приготовления карбонатного буфера Кольтгофа на каждые 50 мл 0,1 М раствора углекислого натрия берут х мл 0,1 М раствора HCl и доводят объем полученной смеси до 100 мл.
Для приготовления универсального вероналового буфера Михаэлиса растворяют в воде 9,714 г ацетата натрия (CH3COONa-3H2O) и 14,714 г диэтил барбитурата натрия. Объем раствора доводят дистиллированной водой до 500 мл. На каждые 5 мл раствора добавляют 2 мл 8,5% раствора хлорида натрия, х мл 0,1 М соляной к-ты и (18—х) мл дистиллированной воды.
Для приготовления трис-буфера используют раствор а — 24,3 г трис-(гидроксиметил)-аминометана в 1 л дистиллированной воды и раствор б — 0,1 н. HCl.
При приготовлении любых Б. р. следует употреблять очень чистые исходные вещества. Способность Б. р. сопротивляться изменению pH определяется его буферной емкостью, измеряемой количеством грамм-эквивалентов сильной кислоты или сильной щелочи, к-рое необходимо добавить к 1 л Б. р., чтобы изменить его pH на единицу. При неизменной величине отношения концентраций компонентов Б. р. его буферная емкость возрастает с увеличением концентрации этих компонентов.
Значение Б. р. для мед. практики — см. Буферные системы.
Библиография: Калинин Ф. Л., Лобов В. П. и Жидков В. А. Справочник по биохимии, с. 882, Киев, 1971; Швабе К. Основы техники измерения pH, пер. с нем., М., 1962.
В. П. Мишин.