緩衝液は、pHが安定した水系の溶液です。 それは、大量の弱酸または弱塩基をその共役塩基または酸と混合することによって作られます。 少量の酸やアルカリ(塩基)を加えても、pHは大きく変化しません。 言い換えれば、緩衝液は酸と塩基が互いに中和するのを防ぎます。
TL; DR(長すぎる; 読んでいない)
緩衝液に塩基を加えてもpHは変化しません。 緩衝液は、塩基が酸を中和するのを防ぎます。
酸性およびアルカリ性緩衝液
pHスケールは、水ベースの溶液がどれほど酸性またはアルカリ性であるかを示します。 酸性溶液は水酸化物イオンよりも多くの水素イオンを含み、アルカリ性溶液は水素イオンよりも多くの水酸化物イオンを含みます。 0から14のスケールで、左が0、右が14の酸性緩衝液のpHレベルは7未満です。 それらは通常、弱酸と共役塩基(多くの場合ナトリウム塩)から作られています。 アルカリ性緩衝液のpHレベルは7以上で、通常、弱塩基とその塩の1つから作られています。 緩衝液のpHを変更するには、酸塩基と塩の比率を変更するか、別の酸または塩基とその塩の1つを選択します。
ルシャトリエの原理
ルシャトリエの原理は、緩衝液で何が起こるかを理解するのに役立ちます。 原理は、動的平衡の条件を変更すると、平衡の位置が移動してその変化を打ち消すと述べています。 たとえば、エタン酸とエタン酸ナトリウムの酸性緩衝液では、エタン酸は弱酸であるため、平衡位置はスケールの左側にあります。 共役塩基であるエタン酸ナトリウムを追加すると、余分なエタン酸イオンが大量に追加され、平衡の位置がさらに左に傾くようになります。
緩衝液への塩基の追加
緩衝液に塩基を加えると、水素イオン濃度は、加えられた塩基の量に対して予想される量よりも少なくなります。 酸とその共役塩基は水酸化物イオンを消費します。 溶液のpHは大幅に上昇しません。これは、バッファーシステムが使用されていない場合に発生します。 これは、ルシャトリエの原理に従って、塩基との反応での水素イオンの損失を補うために、平衡位置が右に移動するためです。