Een bufferoplossing is een oplossing op waterbasis met een stabiele pH. Het wordt gemaakt door een groot volume van een zwak zuur of zwakke base te mengen met zijn geconjugeerde base of zuur. Wanneer je er kleine hoeveelheden van een zuur of alkali (base) aan toevoegt, verandert de pH niet significant. Met andere woorden, de bufferoplossing zorgt ervoor dat het zuur en de base elkaar niet neutraliseren.
TL; DR (te lang; niet gelezen)
Wanneer een base aan een bufferoplossing wordt toegevoegd, verandert de pH niet. De bufferoplossing voorkomt dat de base het zuur neutraliseert.
Zure en alkalische bufferoplossingen
De pH-schaal laat zien hoe zuur of alkalisch een oplossing op waterbasis is. Zure oplossingen bevatten meer waterstofionen dan hydroxide-ionen, terwijl alkalische oplossingen meer hydroxide-ionen bevatten dan waterstofionen. Op de schaal van 0 tot 14, met 0 aan de linkerkant en 14 aan de rechterkant, hebben zure bufferoplossingen een pH-waarde van minder dan 7. Ze zijn meestal gemaakt van een zwak zuur en een geconjugeerde base - vaak een natriumzout. Alkalische bufferoplossingen hebben een pH-waarde van meer dan 7 en zijn meestal gemaakt van een zwakke base en een van zijn zouten. Om de pH van een bufferoplossing te veranderen, verander je de verhouding zuur-base tot zout of kies je een ander zuur of andere base en een van de zouten ervan.
Het principe van Le Chatelier
Het Principe van Le Chatelier helpt u uit te rekenen wat er in een bufferoplossing gebeurt. Het principe stelt dat als je de voorwaarden van een dynamisch evenwicht verandert, de positie van het evenwicht beweegt om de verandering tegen te gaan. In een zure bufferoplossing van ethaanzuur en natriumethanoaat ligt de evenwichtspositie bijvoorbeeld ver naar links op de schaal omdat ethaan een zwak zuur is. Wanneer je natriumethanoaat toevoegt, wat de geconjugeerde base is, voeg je veel extra ethanoaationen toe, waardoor de positie van het evenwicht nog verder naar links kantelt.
Een basis toevoegen aan een bufferoplossing
Als je een base toevoegt aan een bufferoplossing, neemt de waterstofionenconcentratie minder af dan verwacht voor de hoeveelheid toegevoegde base. Het zuur en zijn geconjugeerde base verbruiken de hydroxide-ionen. De pH van de oplossing stijgt niet significant, wat het zou doen als het buffersysteem niet in gebruik was. Dit komt omdat, volgens het principe van Le Chatelier, de evenwichtspositie naar rechts verschuift om het verlies van waterstofionen in de reactie met de base te compenseren.