赵焕，董智芝，马军虎
（陕西长青能源化工有限公司，陕西 宝鸡721405）
［摘 要］分光光度法分析过程中，一般通过加入适量的缓冲溶液来控制溶液的pH。简介缓冲溶液的作用原理、常规选择原则及缓冲溶液pH的计算。以邻菲啰啉分光光度法测定铁含量为例，通过在试验中加入两种缓冲容量不同的乙酸-乙酸钠缓冲溶液（pH=4.5），分析与探讨缓冲溶液缓冲容量对分析结果的影响。对比试验表明，邻菲啰啉分光光度法测定铁含量过程中，缓冲溶液的缓冲容量直接决定着被测物质能否与显色剂定量反应，最终影响分析结果的准确度。
［关键词］邻菲啰啉分光光度法；铁含量测定；溶液体系pH；乙酸-乙酸钠缓冲溶液；缓冲容量；对比试验；精密度与准确度
［中图分类号］TH744.12 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2024）05-0045-03
0 引 言
分光光度法分析过程中，溶液酸度影响显色反应过程，一般通过加入适量的缓冲溶液来控制溶液的pH，而缓冲溶液的缓冲能力（即缓冲容量）直接影响被测物质能否与显色剂定量反应，最终影响分析结果的准确度。缓冲溶液通常由弱酸及其共轭碱或弱碱及其共轭酸组成，这种溶液能在一定程度上抵御外来加入的少量强酸、强碱或稀释过程的影响，从而保持溶液的酸碱度相对稳定。缓冲溶液抵抗pH变化的范围称为缓冲溶液的缓冲容量，缓冲溶液的总浓度和缓冲比是影响缓冲容量的两个重要因素。同一缓冲系，缓冲比一定时，总浓度越大，抗酸成分和抗碱成分越多，外加同量酸或碱后，缓冲比变化越小，缓冲能力越强；反之，缓冲能力就越弱。邻菲啰啉分光光度法测定铁含量时，水样中各种状态的铁在酸性溶液中完全溶解呈离子态，将高价铁（Fe3+）用盐酸羟胺还原成Fe2+，Fe2+与邻菲啰啉生成的铁菲啰啉络合物在pH为2.5～9.0时是稳定的，其颜色的强度与Fe2+含量成正比，此溶液体系的pH可通过乙酸-乙酸钠缓冲溶液（pH=4.5）控制。以下以邻菲啰啉分光光度法测定铁含量为例，通过在试验中加入两种缓冲容量不同的乙酸-乙酸钠缓冲溶液（pH=4.5），探讨缓冲溶液缓冲容量对分析结果的影响。
1 缓冲溶液简介
化学分析测定中，络合滴定法和分光光度法等测定过程中均要求溶液的pH保持在一个区间内，以保证指示剂的变色与显色剂的显色等，均需通过加入一定量的缓冲溶液来实现。
1.1 缓冲溶液作用原理
缓冲溶液作用原理，主要基于其含有的弱酸和弱碱及其共轭盐，这些成分之间存在一种动态平衡，使得溶液能够在加入少量酸或碱时保持pH的相对稳定——当向缓冲溶液中加入强酸时，溶液中的弱碱会中和这些H+，从而维持pH的稳定；当加入强碱时，溶液中的弱酸会消耗OH-而阻碍pH的变化。这种缓冲作用是由于缓冲溶液中存在的共轭酸碱对之间的平衡关系。例如，在弱酸及其盐的混合溶液中，弱酸的浓度与其共轭碱（盐中的离子）的浓度处于动态平衡状态，加入少量酸或碱时，这种平衡被轻微扰动，但通过缓冲系统的自我调节，pH的变化被最小化。缓冲溶液在许多领域中均有应用，尤其是在需要精确控制pH的应用领域中。
1.2 缓冲溶液常规选择原则
1）缓冲溶液对分析过程应无干扰。这意味着所选的缓冲系物质不能与分析过程中的其他物质发生反应，如沉淀、络合等副反应。同时，缓冲溶液的任一组分也不应对分析结果产生干扰。
2）所需控制的目标pH应在缓冲溶液的缓冲范围内。每种缓冲溶液有其特定的缓冲范围，通常是在其pKa（缓冲酸的解离常数）或pKb（缓冲碱的解离常数）附近的一定区间内，为获得最佳的缓冲效果，所需控制的目标pH应落在这个范围之内。
3）缓冲溶液应有足够的缓冲容量。这取决于所选择的缓冲系的性质以及缓冲溶液的浓度等因素。一般来说，浓度较高的缓冲溶液具有较大的缓冲容量；但过高的浓度也可能导致其他问题。实际应用中，可根据反应步骤中所需的酸或碱的浓度及强度来选用适当缓冲容量的缓冲溶液。
1.3 缓冲溶液pH计算
缓冲溶液的pH计算，可通过韦恩-黑斯特定律推导得出，计算公式为pH=pKa+ log（[A-]/[HA]）（式中：[A-]——共轭碱的浓度；[HA]——缓冲酸的浓度）。缓冲溶液的pH可以由pKa和缓冲剂的浓度控制。当缓冲剂浓度高于一定程度时，缓冲溶液可在一定范围内维持pH不变，从而发挥缓冲作用。
2 邻菲啰啉分光光度法测定铁含量对比试验
2.1 乙酸-乙酸钠缓冲溶液（pH=4.5）配制
缓冲溶液Ⅰ（配制方法一）：称取18 g的NaAc·3H2O，溶于水，加冰醋酸9.8 mL，加水稀释至1 L。
缓冲溶液Ⅱ（配制方法二）：称取64 g的NaAc·3H2O，溶于水，加冰醋酸48 mL，加水稀释至1 L。
2.2 邻菲啰啉分光光度法测定铁标准曲线制作
2.2.1 缓冲溶液Ⅰ体系下的标准曲线制作
更多内容详见《中氮肥》2024年第5期