Ķīmijā un bioloģijā ir vairāki pielietojumi, kur pH izmaiņām var būt liela negatīva ietekme. Viens piemērs tam ir cilvēka ķermenī; asins pH izmaiņām varētu būt postoša ietekme, tāpēc mehānisms organismā, kas pazīstams kā bikarbonātu bufera sistēma, kontrolē asins pH līmeni. Laboratorijas apstākļos līdzīgu rezultātu sasniegšanai tiek izmantots buferšķīdums. Buferšķīdums uztur līdzsvaru pH līmenī ar visu, ar ko strādā, neļaujot ārējām ietekmēm mainīt pH un potenciāli visu sabojāt.
TL; DR (pārāk ilgi; Nelasīju)
Buferšķīdumu veido vāja skābe un tās konjugāta bāze vai vāja bāze un tās konjugāta skābe. Abi komponenti uztur pH līdzsvaru, kas pretojas izmaiņām, kad tam pievieno spēcīgas skābes vai bāzes.
Buferšķīdums ir šķīdums, kas satur gan skābi, gan bāzi. Šķīdumu ražo, uzņemot vāju skābi un pievienojot tās konjugāta bāzi (kas veidojas, atdalot protonu no tā paša veida skābes) vai apvienojot vāju bāzi ar tās konjugāta skābi. Konjugātu izmantošana nodrošina buferšķīduma izturību pret pH izmaiņām; tas rada līdzsvaru starp skābi un bāzi, kuru citām skābēm vai bāzēm ir grūti pārvarēt. Pat tad, ja tiek pievienotas stipras skābes vai bāzes, līdzsvars starp vāju skābi / bāzi un tās konjugātu samazina pievienošanas ietekmi uz šķīduma kopējo pH.
Buferšķīdumiem ir plašs pielietojuma klāsts gan reālajā pasaulē, gan laboratorijā. Buferizēts pH ir nepieciešams, lai lielākā daļa enzīmu darbotos pareizi, un buferizācija tiek izmantota, lai nodrošinātu pareizu krāsu koncentrāciju, lietojot krāsvielas. Buferšķīdumus izmanto arī iekārtu kalibrēšanai, īpaši pH mērītājus, kurus var nepareizi kalibrēt, ja bufera nav. Ir vērts atzīmēt, ka buferšķīdumiem nav obligāti jābūt neitrālam, tikai līdzsvarotam; buferšķīdumu, kas izgatavoti no citronskābes, amonjaka, etiķskābes (kas etiķī atrodas zemā koncentrācijā) un citu savienojumu pH vērtības var būt tik zemas kā 2 vai augstākas par 10. Tas ļauj izmantot buferšķīdumus darbā ar ļoti spēcīgām skābēm vai bāzēm.
Kaut arī buferšķīdumi ir izturīgi pret pH izmaiņām, tas nenozīmē, ka buferšķīduma pH nevar mainīties, ja tiek pievienots pietiekami daudz spēcīgas skābes vai stipras bāzes. Spēcīgas skābes vai bāzes daudzums, ko buferšķīdums var uzņemt, pirms notiek būtiskas pH izmaiņas, ir pazīstams kā bufera jauda. Jauda atšķiras atkarībā no buferšķīduma pamatkomponentiem un no tā, cik daudz stiprās skābes vai bāzes pievieno šķīdumam. Ja buferšķīdumam pievieno stipru skābi, jauda ir vienāda ar bāzes daudzumu šķīdumā. Ja pievieno spēcīgu bāzi, jauda ir vienāda ar skābes daudzumu šķīdumā.