Bufory

Dodanie niewielkiej ilości kwasu lub zasady do roztworu może spowodować znaczny spadek lub wzrost pH. Jednak wiele procesów chemicznych i biochemicznych wymaga do działania stabilnego pH. mogą zapobiec drastycznym zmianom pH roztworu, gdy ich pojemność buforowa nie jest przekroczona.

zawierają słaby kwas i jego sprzężoną zasadę lub słabą zasadę i sprzężony kwas. Na przykład ludzka krew utrzymuje pH w pobliżu 7,4 dzięki buforowi złożonemu z kwasu węglowego, słabego kwasu i jonów wodorowęglanowych, sprzężonej zasady.

Sprzężone pary kwasowo-zasadowe tworzą, ponieważ nie neutralizują sprzężonego kwasu lub zasady. Na przykład kwas octowy i octan nie mogą reagować. Jeśli jednak kwas octowy, słaby kwas i amoniak, słaba zasada, zostaną dodane do siebie, zareagują, tworząc sól - octan amonu.

W buforze słaby kwas neutralizuje dodaną zasadę w reakcji z wytworzonych jonami wodorotlenkowymi, podczas gdy jego sprzężona zasada neutralizuje dodany kwas w reakcji z dowolnymi jonami hydroniowymi. Podobny mechanizm działa w przypadku słabej zasady i jej sprzężonego kwasu.

Dwie zlewki, X i Y, zawierają taką samą objętość różnych roztworów, każda o pH 7,2. Roztwór w zlewce X nie jest buforowany. Natomiast roztwór w zlewce Y zawiera bufor kwasu octowego i octanu.

Jeśli kwas solny zostanie dodany do zlewki X, pH roztworu nagle spadnie z powodu zwiększonego stężenia jonów hydroniowych.

Natomiast roztwór w zlewce Y wykazuje prawie stałe pH po dodaniu do niego kwasu solnego, ponieważ jeden ze składników buforowych, octan, reaguje z kwasem solnym, tworząc jon chlorkowy i kwas octowy.

Podobnie, jeśli wodorotlenek sodu zostanie dodany do zlewki X, pH roztworu nagle wzrośnie z powodu zwiększonego stężenia jonów wodorotlenkowych.

Z drugiej strony roztwór w zlewce Y wykazuje minimalną zmianę pH po dodaniu do niego wodorotlenku sodu, ponieważ jeden ze składników buforowych, kwas octowy, reaguje z wodorotlenkiem sodu i wytwarza octan sodu i cząsteczkę wody.

Bufor może zapobiec drastycznej zmianie pH roztworu, o ile stężenie sprzężonej pary kwas-zasada w roztworze jest wyższe niż dodanego mocnego kwasu lub zasady.