В химии и биологии существует ряд применений, в которых изменения pH могут оказывать серьезное негативное влияние. Один пример этого существует в человеческом теле; изменения рН крови могут иметь разрушительные последствия, поэтому механизм внутри организма, известный как бикарбонатная буферная система, контролирует рН вашей крови. В лабораторных условиях буферный раствор используется для достижения аналогичных результатов. Буферный раствор поддерживает баланс в pH того, с чем работает, предотвращая смещение pH от внешних воздействий и потенциально разрушая все.

Буферные решения

Буферный раствор представляет собой раствор, содержащий как кислоту, так и основание. Раствор получают путем взятия слабой кислоты и добавления ее сопряженного основания (которое образуется путем удаления протона из кислоты того же типа) или путем объединения слабого основания с его сопряженной кислотой. Использование конъюгатов - это то, что дает буферному раствору его устойчивость к изменениям рН; это создает равновесие между кислотой и основанием, которое трудно преодолеть другим кислотам или основаниям. Даже когда добавляют сильные кислоты или основания, равновесие между слабой кислотой / основанием и его конъюгатом уменьшает влияние добавки на общий рН раствора.

Буферный рН

Буферные решения имеют широкий спектр применения, как в реальном мире, так и в лаборатории. Буферный рН необходим для правильного функционирования большинства ферментов, а буферизация используется для обеспечения правильной концентрации цвета при использовании красителей. Буферные растворы также используются для калибровки оборудования, особенно рН-метров, которые могут быть неправильно откалиброваны, если отсутствует буфер. Стоит отметить, что буферные растворы не обязательно имеют нейтральный pH, просто сбалансированный; буферные растворы, изготовленные из лимонной кислоты, аммиака, уксусной кислоты (которая содержится в уксусе в низких концентрациях) и других соединений, могут иметь значения pH всего 2 или выше 10. Это позволяет использовать буферные растворы в работе с очень сильными кислотами или базы.

Буферная емкость

Хотя буферные растворы устойчивы к изменениям pH, это не означает, что pH буферного раствора не может измениться, если будет добавлено достаточно сильной кислоты или сильного основания. Количество сильной кислоты или основания, которое может принять буферный раствор до того, как произойдут значительные изменения pH, называется буферной емкостью. Емкость различается в зависимости от основных компонентов буферного раствора и количества сильной кислоты или основания, добавленных в раствор. При добавлении сильной кислоты в буферный раствор емкость равна количеству основания в растворе. Если добавить сильное основание, емкость равна количеству кислоты в растворе.