БУФЕРНЫЕ РАСТВОРЫ (буферные смеси, буферы) — растворы, содержащие буферные системы и обладающие вследствие этого способностью поддерживать pH на постоянном уровне. Б. р. применяются для сохраненияактивной реакции среды (см.) на определенном неизменном уровне, если тот или иной процесс (напр., выращивание культуры бактерий, проведение ферментативной реакции и т. п.) должен быть проведен при постоянном pH; для определенияводородного 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.
^
Источник: Большая Медицинская Энциклопедия (БМЭ), под редакцией Петровского Б.В., 3-е изданиематрица судьбы любовь