医学检验中缓冲溶液的组成及作用原理

　　缓冲溶液在临床上有着广泛的应用。如微生物的培养、组织切片的染色、血液的保存、药液的配制等都需要在稳定的酸碱条件下进行。酸碱度一旦超出所需范围，就会导致实验失败，造成严重不良后果。因此选择适当的缓冲溶液，对保持溶液酸碱度的相对稳定，在生化、药理和病理等实验中至关重要。

　　1.缓冲溶液及缓冲作用

　　纯水在25℃时pH为7.0，但只要与空气接触一段时间后，因为一部分水与CO2反应生成了碳酸，而使PH值降到5.5左右。或者在纯水中加入少量的强酸或强碱，pH值也会发生显着的变化。但是也有些溶液加入少量强酸强碱，pH值基本保持不变。如在1L含0.1molHAc和0.1molNaAc溶液中，加入0.1mol强酸（HCl）或0.1mol强碱（NaOH)溶液后，pH值基本保持不变。这种能够抵抗外加少量强酸或强碱，而保持其pH值基本不变的溶液称为缓冲溶液。缓冲溶液对强酸或强碱的抵抗作用称为缓冲作用。

　　2.缓冲溶液的组成

　　缓冲溶液一般由两种物质组成，一种是物质是抵抗外加强酸，一种物质是抵抗外加强碱，这两种物质组成我们常说的缓冲对，常见的缓冲溶液有以下几种组成形式：

　　(1)弱酸及其盐。例如：HAc（酸）—NaAc（碱）、H2CO3（酸）—NaHCO3（碱）、H3PO4（酸）—NaH2PO4（碱）、H3BO4（酸）—Na2B4O7（碱）、巴比妥（酸）—巴比妥钠（碱）、H2C8H4O4—KHC8H4O4（邻苯二甲酸—邻苯二甲酸氢钾）等。

　　(2)弱碱及其盐。例如：NH3（弱碱）—NH4CL（盐）、CH3NH2（弱碱）—CH3NH2CL（盐）、Tris（弱碱）—HCL（强酸），是由弱碱三羟甲基氨基甲烷[（HOCH2)3CNH2]和三羟甲基氨基甲烷与盐酸反应生成的盐（[HOCH2)3CNH2.HCL]等。

　　(3)酸式盐及其次级盐。例如：NaH2PO4（酸式盐）—Na2HPO4（酸式盐）、NaHCO3（酸式盐）—Na2CO3（强碱弱酸盐）、KH2PO4（酸式盐）—K2HPO4（酸式盐）等。

　　3.缓冲溶液的作用原理

　　(1)弱酸及其盐的作用机制：现在以HAc（酸）—NaAc（碱）为例加以说明。醋酸在缓冲溶液中为弱电解质，在溶液中仅有小部分醋酸分子电离成离子，大部分是以分子的形式存在，HAc溶于水后，一部分电离成H+和Ac-,另一部分H+和Ac-又重新结合成HAc分子，所以HAc的电离是一个可逆反应。但是NaAc属于强电解质，在溶液中完全电离成Na+和Ac-，这样在溶液中就含有HAc分子、H+、Ac-、Na+，其中HAc分子、Ac-、Na+含量较多。当此溶液加入少量强酸（HCl)时，HCl溶液完全电离出H+和Cl—，溶液中的[H+]浓度增加，增加的H+会和Ac-结合生成HAc分子，破坏了HAc原有的电离平衡，重新达到了一个新的平衡，避免溶液中的PH值突然降低，而保持了基本不变；当此溶液加入少量强碱（NaOH)时，溶液中的[OH—]浓度增加，增加的OH—会和H+结合生成H2O分子，破坏了HAc原有的电离平衡，重新达到了一个新的平衡，避免溶液中的PH值突然增加，而保持了基本不变；由此可见，缓冲溶液能够抵御外加少量的强酸强碱。

　　(2)多元弱酸的两种盐的缓冲作用：现以NaH2PO4（酸式盐）—Na2HPO4（酸式盐）为例加以说明。NaH2PO4、Na2HPO4都是强电解质，在溶液中能电离出Na+、HPO42—、H+和H2PO4—，（H2PO4—还可以电离出HPO42—、H+，但电离度很小，可以忽略不计）。当有外加少量强酸（HCl)时，HCl电离出的H+就会和溶液中的HPO42—结合，破坏了H2PO4—原来的平衡，使平衡向生成H2PO4—方向移动，只到HCl消耗完，重新建立新的平衡。当有外加少量强碱（NaOH)时，NaOH电离出的中的OH—就会和溶液的H+结合生成难电离的H2O分子，就破坏了H2PO4—原来的电离平衡，使平衡向着生成的H+和HPO42—方向进行，直到强碱中的OH—消耗完，建立起新的平衡，故PH值基本保持不变。

　　(3)弱碱一弱碱强酸盐的缓冲作用: 以NH3（弱碱）—NH4CL（盐）缓冲对为例，在此缓冲对中有以下电离过程【图】

　　
　　当溶液中加入少量的碱或酸后,电离成OH—或H+, 因溶液中含有大量的能够抗酸的弱碱NH3(抗酸成分)和大量的能够抗碱的NH4+(抗碱成分) 使溶液的PH值不会发生明显变化。

　　4.缓冲溶液在医学检验中的作用

　　生物体内的多数化学反应都是酶促反应，每一种酶都要在特定的酸碱条件下才具有活性。如胃蛋白酶只有在pH=1.5～2.0的范围内才具有最佳活性，超出这一范围活性大大降低，甚至失去活性。在化验肝功能时，要在pH为7.4的缓冲溶液环境下才能准确测定血清中丙氨酸氨基转移酶的含量。如果测定过程中溶液的pH不稳定，就会引起测定误差，造成误诊。正常人体血液的pH一般维持在7.35～7.45之间，为机体的各种生理活动提供保障。若pH高于7.45会发生碱中毒，低于7.35会发生酸中毒，引发各种疾病甚至危及生命。血液能保持如此狭窄的pH范围，主要原因是其中的多种缓冲对协调发挥缓冲作用，维持机体酸碱平衡。

　　5.小结

　　缓冲溶液对维持着人体正常的血液pH范围。其中H2CO3-NaHCO3是血浆中最主要的缓冲对，H2CO3-NaHCO3缓冲机制与肺的呼吸功能及肾的排泄和重吸收功能密切相关。正常人体代谢产生的CO2进入血液后与水结合成H2CO3,H2CO3与血浆中的HCO3—组成共轭酸碱对，所以缓冲溶液在医学检验中有着重要的意义。
　　
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