當往某些溶液中加入一定量的酸和堿時,有阻礙溶液pH變化的作用,稱為緩沖作用,這樣的溶液叫做PBS緩沖液。弱酸及其鹽的混合溶液(如HAc與NaAc),弱堿及其鹽的混合溶液(如NH3.H2O與NH4Cl)等都是PBS緩沖液。 由弱酸HA及其鹽NaA所組成的PBS緩沖液對酸的緩沖作用,是由于溶液中存在足夠量的堿A-的緣故。當向這種溶液中加入一定量的強酸時,H 離子基本上被A-離子消耗:
所以溶液的pH值幾乎不變;當加入一定量強堿時,溶液中存在的弱酸HA消耗OH-離子而阻礙pH的變化。
在PBS緩沖液中加入少量強酸或強堿,其溶液pH值變化不大,但若加入酸,堿的量多時,PBS緩沖液就失去了它的緩沖作用。這說明它的緩沖能力是有一定限度的。
PBS緩沖液的緩沖能力與組成PBS緩沖液的組分濃度有關。0.1mol.L-1HAc和0.1mol. L-1NaAc組成的PBS緩沖液,比0.01mol.L-1HAc和0.01mol.L-1NaAc的PBS緩沖液緩沖能力大。關于這一點通過計算便可證實。但PBS緩沖液組分的濃度不能太大,否則,不能忽視離子間的作用。
組成PBS緩沖液的兩組分的比值不為1∶1時,緩沖作用減小,緩沖能力降低,當c(鹽)/c(酸)為1∶1時△pH小,緩沖能力大。不論對于酸或堿都有較大的緩沖作用。PBS緩沖液的pH值可用下式計算:
此時緩沖能力大。緩沖組分的比值離1∶1愈遠,緩沖能力愈小,甚至不能起緩沖作用。對于任何緩沖體系,存在有效緩沖范圍,這個范圍大致在pKaφ(或pKbφ)兩側各一個pH單位之內。
弱酸及其鹽(弱酸及其共軛堿)體系pH=pKaφ±1
弱堿及其鹽(弱堿及其共軛酸)體系pOH=pKbφ±1
例如HAc的pKaφ為4.76,所以用HAc和NaAc適宜于配制pH為3.76~5.76的PBS緩沖液,在這個范圍內有較大的緩沖作用。配制pH=4.76的PBS緩沖液時緩沖能力大,此時(c(HAc)/c(NaAc)=1。