化学や生物学には、pHの変化が大きな悪影響を与える可能性のある多くの用途があります。 この一例は人体に存在します。 血液のpHの変化は壊滅的な影響を与える可能性があるため、重炭酸塩緩衝システムと呼ばれる体内のメカニズムが血液のpHを抑制します。 実験室の設定では、同様の結果を達成するために緩衝液が使用されます。 緩衝液は、使用しているものすべてのpHのバランスを維持し、外部の影響によってpHが変化し、すべてが台無しになるのを防ぎます。
TL; DR(長すぎる; 読んでいない)
緩衝液は、弱酸とその共役塩基、または弱塩基とその共役酸で構成されています。 2つのコンポーネントは、強酸または強塩基が追加されたときに変化に抵抗するpHバランスを維持します。
緩衝液は、酸と塩基の両方を含む溶液です。 この溶液は、弱酸を取り、その共役塩基(同じ種類の酸からプロトンを除去することによって形成される)を加えるか、弱塩基をその共役酸と組み合わせることによって作られます。 コンジュゲートの使用は、緩衝液にpH変化に対する耐性を与えるものです。 それは、他の酸または塩基が克服するのが難しい酸と塩基の間に平衡を作り出します。 強酸または強塩基が添加された場合でも、弱酸/塩基とそのコンジュゲートの間の平衡により、溶液全体のpHに対する添加の影響が減少します。
緩衝液には、実世界と実験室の両方で幅広い用途があります。 ほとんどの酵素が正しく機能するためには緩衝pHが必要であり、染料を使用する場合は適切な色濃度を確保するために緩衝が使用されます。 緩衝液は、機器、特に緩衝液が存在しない場合に誤って校正される可能性のあるpHメーターの校正にも使用されます。 緩衝液のpHは必ずしも中性ではなく、バランスの取れたものであることに注意してください。 クエン酸、アンモニア、酢酸(酢に低濃度で含まれている)およびその他の化合物から作られた緩衝液は、pH値が2から10より高くなる可能性があります。 これにより、非常に強い酸または塩基を使用する作業で緩衝液を使用できます。
緩衝液はpHの変化に耐性がありますが、これは、十分な強酸または強塩基が添加された場合に緩衝液のpHが変化しないことを意味するものではありません。 大きなpH変化が起こる前に緩衝液が取ることができる強酸または強塩基の量は、緩衝容量として知られています。 容量は、緩衝液のコア成分と、溶液に添加される強酸または強塩基の量によって異なります。 緩衝液に強酸を加えると、容量は溶液中の塩基の量に等しくなります。 強塩基を加える場合、容量は溶液中の酸の量に等しくなります。