淺談緩沖溶液在醫(yī)學檢驗中的重要意義

【摘要】在實際應用中，許多藥物都是有機弱酸和有機弱堿，他們的制備、分析和測定都與溶液的酸堿有著重要的關系；人體內(nèi)許多化學反應，必須在適宜的pH范圍內(nèi)才能進行。所以緩沖溶液在醫(yī)學、檢驗工作中應用非常廣泛，本文就緩沖溶液的組成、緩沖作用原理、緩沖溶液的pH的作用等，向初學者作一個粗淺的介紹。

【關鍵詞】緩沖溶液；醫(yī)學；作用

緩沖溶液在臨床上有著廣泛的應用。如微生物的培養(yǎng)、組織切片的染色、血液的保存、藥液的配制等都需要在穩(wěn)定的酸堿條件下進行。酸堿度一旦超出所需范圍，就會導致實驗失敗，造成嚴重不良后果。因此選擇適當?shù)木彌_溶液，對保持溶液酸堿度的相對穩(wěn)定，在生化、藥理和病理等實驗中至關重要。

1.緩沖溶液及緩沖作用

純水在25℃時pH為7.0，但只要與空氣接觸一段時間后，因為一部分水與CO2反應生成了碳酸，而使PH值降到5.5左右?；蛘咴诩兯屑尤肷倭康膹娝峄驈妷A，pH值也會發(fā)生顯著的變化。但是也有些溶液加入少量強酸強堿，pH值基本保持不變。如在1L含0.1molHAc和0.1molNaAc溶液中，加入0.1mol強酸（HCl）或0.1mol強堿（NaOH）溶液后，pH值基本保持不變。這種能夠抵抗外加少量強酸或強堿，而保持其pH值基本不變的溶液稱為緩沖溶液。緩沖溶液對強酸或強堿的抵抗作用稱為緩沖作用。

2.緩沖溶液的組成

緩沖溶液一般由兩種物質(zhì)組成，一種是物質(zhì)是抵抗外加強酸，一種物質(zhì)是抵抗外加強堿，這兩種物質(zhì)組成我們常說的緩沖對，常見的緩沖溶液有以下幾種組成形式：

（1）弱酸及其鹽。例如：HAc（酸）—NaAc（堿）、H2CO3（酸）—NaHCO3（堿）、H3PO4（酸）—NaH2PO4（堿）、H3BO4（酸）—Na2B4O7（堿）、巴比妥（酸）—巴比妥鈉（堿）、H2C8H4O4—KHC8H4O4（鄰苯二甲酸—鄰苯二甲酸氫鉀）等。

（2）弱堿及其鹽。例如：NH3（弱堿）—NH4CL（鹽）、CH3NH2（弱堿）—CH3NH2CL（鹽）、Tris（弱堿）—HCL（強酸），是由弱堿三羥甲基氨基甲烷[（HOCH2）3CNH2]和三羥甲基氨基甲烷與鹽酸反應生成的鹽[（HOCH2）3CNH2.HCL]等。

（3）酸式鹽及其次級鹽。例如：NaH2PO4（酸式鹽）—Na2HPO4（酸式鹽）、NaHCO3（酸式鹽）—Na2CO3（強堿弱酸鹽）、KH2PO4（酸式鹽）—K2HPO4（酸式鹽）等。

3.緩沖溶液的作用原理

（1）弱酸及其鹽的作用機制：現(xiàn)在以HAc（酸）—NaAc（堿）為例加以說明。醋酸在緩沖溶液中為弱電解質(zhì)，在溶液中僅有小部分醋酸分子電離成離子，大部分是以分子的形式存在，HAc溶于水后，一部分電離成H+和Ac-，另一部分H+和Ac-又重新結(jié)合成HAc分子，所以HAc的電離是一個可逆反應。但是NaAc屬于強電解質(zhì)，在溶液中完全電離成Na+和Ac-，這樣在溶液中就含有HAc分子、H+、Ac-、Na+，其中HAc分子、Ac-、Na+含量較多。當此溶液加入少量強酸（HCl）時，HCl溶液完全電離出H+和Cl—，溶液中的[H+]濃度增加，增加的H+會和Ac-結(jié)合生成HAc分子，破壞了HAc原有的電離平衡，重新達到了一個新的平衡，避免溶液中的PH值突然降低，而保持了基本不變；當此溶液加入少量強堿（NaOH）時，溶液中的[OH—]濃度增加，增加的OH—會和H+結(jié)合生成H2O分子，破壞了HAc原有的電離平衡，重新達到了一個新的平衡，避免溶液中的PH值突然增加，而保持了基本不變；由此可見，緩沖溶液能夠抵御外加少量的強酸強堿。

（2）多元弱酸的兩種鹽的緩沖作用：現(xiàn)以NaH2PO4（酸式鹽）—Na2HPO4（酸式鹽）為例加以說明。NaH2PO4、Na2HPO4都是強電解質(zhì)，在溶液中能電離出Na+、HPO42—、H+和H2PO4—，（H2PO4—還可以電離出HPO42—、H+，但電離度很小，可以忽略不計）。當有外加少量強酸（HCl）時，HCl電離出的H+就會和溶液中的HPO42—結(jié)合，破壞了H2PO4—原來的平衡，使平衡向生成H2PO4—方向移動，只到HCl消耗完，重新建立新的平衡。當有外加少量強堿（NaOH）時，NaOH電離出的中的OH—就會和溶液的H+結(jié)合生成難電離的H2O分子，就破壞了H2PO4—原來的電離平衡，使平衡向著生成的H+和HPO42—方向進行，直到強堿中的OH—消耗完，建立起新的平衡，故PH值基本保持不變。

（3）弱堿一弱堿強酸鹽的緩沖作用： 以NH3（弱堿）—NH4CL（鹽）緩沖對為例，在此緩沖對中有以下電離過程

當溶液中加入少量的堿或酸后，電離成OH—或H+， 因溶液中含有大量的能夠抗酸的弱堿NH3（抗酸成分）和大量的能夠抗堿的NH4+ （抗堿成分） 使溶液的PH值不會發(fā)生明顯變化。

4.緩沖溶液在醫(yī)學檢驗中的作用

生物體內(nèi)的多數(shù)化學反應都是酶促反應，每一種酶都要在特定的酸堿條件下才具有活性。如胃蛋白酶只有在pH=1.5～2.0的范圍內(nèi)才具有最佳活性，超出這一范圍活性大大降低，甚至失去活性。在化驗肝功能時，要在pH為7.4的緩沖溶液環(huán)境下才能準確測定血清中丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶的含量。如果測定過程中溶液的pH不穩(wěn)定，就會引起測定誤差，造成誤診。正常人體血液的pH一般維持在7.35～7.45之間，為機體的各種生理活動提供保障。若pH高于7.45會發(fā)生堿中毒，低于7.35會發(fā)生酸中毒，引發(fā)各種疾病甚至危及生命。血液能保持如此狹窄的pH范圍，主要原因是其中的多種緩沖對協(xié)調(diào)發(fā)揮緩沖作用，維持機體酸堿平衡。

5.小結(jié)

緩沖溶液對維持著人體正常的血液pH范圍。其中H2CO3-NaHCO3是血漿中最主要的緩沖對，H2CO3-NaHCO3緩沖機制與肺的呼吸功能及腎的排泄和重吸收功能密切相關。正常人體代謝產(chǎn)生的CO2進入血液后與水結(jié)合成H2CO3，H2CO3與血漿中的HCO3—組成共軛酸堿對，所以緩沖溶液在醫(yī)學檢驗中有著重要的意義。

參考文獻

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