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學習重點 掌握弱酸／共軛鹼的緩衝液組成，能辨認醋酸鹽、磷酸鹽及碳酸－重碳酸鹽系統。 熟用pH＝pKa＋log（共軛鹼／弱酸），由濃度比求 pH，或由 pH 反推濃度。 總濃度等條件相同時，pH＝pKa，緩衝能力最佳；選項未提供相等值時，選最接近 pKa 者。 血液計算使用pH＝6.1＋log（[HCO₃⁻]／（0.03×PCO₂））；pH 7.4 時，鹼／酸的有效比例約為 20：1。 血中 CO₂ 主要以重碳酸鹽運送；理解 HCO₃⁻／Cl⁻ 交換，以及血紅素與肺部排出 CO₂ 的關係。 核心觀念 一、緩衝液的組成與判斷 緩衝液通常由弱酸及其共軛鹼，或弱鹼及其共軛酸組成。共軛酸鹼對只相差一個 H⁺：弱酸能消耗外加的 OH⁻，共軛鹼能結合外加的 H⁺，因此可減少少量酸、鹼造成的 pH 變動，但緩衝能力有其限度。 組合判斷關鍵 醋酸與醋酸鈉醋酸／醋酸根為共軛酸鹼對，可形成緩衝液。 Na₂HPO₄ 與 KH₂PO₄有效成分是 HPO₄²⁻／H₂PO₄⁻，可形成緩衝液；Na⁺、K⁺ 不影響酸鹼對的判認。 CO₂ 溶入 NaHCO₃ 溶液CO₂ 與水形成碳酸，配合 HCO₃⁻ 構成緩衝系統。 NH₄Cl 與 NaHCO₃NH₄⁺ 與 HCO₃⁻ 不是彼此的共軛酸鹼對，不屬於上述典型配對。 鹽酸是強酸，不能單獨構成緩衝系統；其共軛鹼 Cl⁻ 接受 H⁺ 的能力極弱，無法提供所需的緩衝作用。醋酸雖不是人體主要緩衝系統，醋酸／醋酸根仍可形成緩衝液，不能因其不是主要生理系統就否定其緩衝能力。 二、Henderson–Hasselbalch 方程式與比例 pH＝pKa＋log（[共軛鹼]／[弱酸]） log 為以 10 為底的對數，分子、分母須使用相同濃度單位。題目中的 salt／acid，是指提供共軛鹼的鹽與對應弱酸之比，並非任何鹽都能直接代入。 共軛鹼：弱酸pH 與 pKa 的關係 1：1pH＝pKa 10：1pH＝pKa＋1 100：1pH＝pKa＋2 1：10pH＝pKa－1 反推比例時，共軛鹼／弱酸＝10 的（pH－pKa）次方。鹼多於酸時，pH 高於 pKa；酸多於鹼時，pH 低於 pKa。 例如 H₂C₂O₄／HC₂O₄⁻ 系統，NaHC₂O₄ 提供共軛鹼 HC₂O₄⁻。若共軛鹼為 45.0 mmol/L、弱酸為 4.5 mmol/L，pKa＝1.25，則： pH＝1.25＋log（45.0／4.5）＝1.25＋1＝2.25。 三、緩衝能力與 pKa 在總濃度、溫度等條件相同時，pH＝pKa 時緩衝能力最大。此時弱酸與共軛鹼濃度相等，抵抗外加酸、鹼的能力最均衡。常用的有效緩衝範圍約為 pKa±1。 若 pKa＝7.1，可選的 pH 為 5.7、6.7、8.5、9.2，應比較各值與 7.1 的距離，選擇最接近的 6.7。最佳緩衝條件不一定是 pH＝7，也不是 pH 越高越好。 緩衝能力也受總濃度影響：比例相同時，提高酸與共軛鹼的總濃度，可增加能承受的酸、鹼量。因此「pH 相同」不代表「緩衝能力相同」。 四、生物體內的主要緩衝系統 碳酸－重碳酸鹽是血液重要的緩衝系統；磷酸鹽參與細胞內及腎臟尿液的酸鹼調節；血紅素與其他蛋白質則藉由可接受或釋放 H⁺ 的基團發揮緩衝作用。 碳酸系統的反應為： CO₂＋H₂O ⇌ H₂CO₃ ⇌ H⁺＋HCO₃⁻ 臨床血液計算所用的表觀 pK′a 約為 6.1，酸側以溶解 CO₂ 表示。這個數值應與配套的血氣公式一起使用，不宜直接視為純 H₂CO₃ 本身的解離常數。 五、血液氣體的計算 pH＝6.1＋log（[HCO₃⁻]／（0.03×PCO₂）） PCO₂ 使用 mmHg，0.03 為 CO₂ 的溶解係數，故0.03×PCO₂ 是溶解 CO₂ 的濃度，單位為 mmol/L。反推重碳酸鹽時： [HCO₃⁻]＝（0.03×PCO₂）×10 的（pH－6.1）次方。 pH＝7.1 時，pH－6.1＝1，故 HCO₃⁻／溶解 CO₂＝10。 PCO₂＝33、pH＝7.1 時，[HCO₃⁻]＝0.03×33×10＝9.9，約為10 mmol/L。 PCO₂＝80、pH＝7.1 時，[HCO₃⁻]＝0.03×80×10＝24 mmol/L。 反向代入 PCO₂＝80、[HCO₃⁻]＝24，得 pH＝6.1＋log（24／2.4）＝7.1。 HCO₃⁻ 是單價離子，故其濃度以 mmol/L 或 mEq/L 表示時，數值相同。 血液 pH＝7.4 時，鹼／酸＝10 的 1.3 次方，約為 20。因此考試慣用寫法為HCO₃⁻：H₂CO₃＝20：1；此處酸側採臨床有效酸成分的表示方式，實際計算仍以 0.03×PCO₂ 為分母。 六、CO₂ 運送、氯離子轉移與肺部排氣 血中 CO₂ 主要以HCO₃⁻（重碳酸鹽、碳酸氫鹽）形式運送，並非主要以溶解 CO₂、H₂CO₃ 或 CO₃²⁻ 存在。 在組織端，CO₂ 進入紅血球，由碳酸酐酶加速反應，形成 H⁺ 與 HCO₃⁻。血紅素接受 H⁺；HCO₃⁻ 離開紅血球進入血漿時，Cl⁻ 同時進入紅血球以維持電中性，稱為氯離子轉移（chloride shift）。 在肺部，交換方向相反：HCO₃⁻ 進入紅血球，Cl⁻ 離開。血紅素與氧結合後較易釋放 H⁺，使 H⁺ 與 HCO₃⁻ 結合，轉為 CO₂ 與水，再由呼氣排出。因此，肺部排放 CO₂ 密切配合的兩個緩衝系統是碳酸－重碳酸鹽及血紅素。 常考陷阱 酸鹼比寫反：HH 方程式是「共軛鹼／弱酸」；鹼為酸的 10 倍，pH 應比 pKa 高 1。 看到兩種鹽就認定有緩衝作用：先找有效離子，再判斷是否為只差一個 H⁺ 的共軛酸鹼對。 把最佳緩衝能力等同中性：關鍵是 pH 接近該系統的 pKa，而非固定選 pH＝7。 血氣公式括號錯置：分母為整個「0.03×PCO₂」，不能算成（HCO₃⁻／PCO₂）×0.03。 混淆 10：1 與 20：1：pH＝7.1 時有效鹼酸比為 10：1；pH＝7.4 時約為 20：1。 混淆碳酸鹽名稱：血中 CO₂ 主要形式是 HCO₃⁻，不是碳酸根 CO₃²⁻。 氯轉移配錯離子或方向：交換對象為 HCO₃⁻ 與 Cl⁻；組織端「重碳酸出、氯進」，肺部相反。 誤認血紅素在肺部持續抓住 H⁺：肺部氧合促使血紅素釋放 H⁺，協助生成可呼出的 CO₂。 記憶口訣 「鹼除酸，取對數；等於 pKa 緩衝強。六點一、零點零三，七點四配二十比一。組織重碳出、氯進；肺部反向，血紅素放氫助排氣。」