Er zijn een aantal toepassingen in de chemie en biologie waar veranderingen in pH een groot negatief effect kunnen hebben. Een voorbeeld hiervan bestaat in het menselijk lichaam; veranderingen in de pH van het bloed kunnen een verwoestend effect hebben, dus een mechanisme in het lichaam dat bekend staat als het bicarbonaatbuffersysteem houdt de pH van uw bloed onder controle. In laboratoriumomgevingen wordt bufferoplossing gebruikt om vergelijkbare resultaten te bereiken. De bufferoplossing handhaaft een evenwicht in de pH van alles waar mee wordt gewerkt, waardoor wordt voorkomen dat invloeden van buitenaf de pH verschuiven en mogelijk alles verpesten.
TL; DR (te lang; niet gelezen)
Een bufferoplossing bestaat uit een zwak zuur en zijn geconjugeerde base of een zwakke base en zijn geconjugeerde zuur. De twee componenten behouden een pH-balans die bestand is tegen verandering wanneer er sterke zuren of basen aan worden toegevoegd.
Een bufferoplossing is een oplossing die zowel een zuur als een base bevat. De oplossing wordt gemaakt door een zwak zuur te nemen en de geconjugeerde base toe te voegen (die wordt gevormd door een proton uit hetzelfde type zuur te verwijderen) of door een zwakke base te combineren met zijn geconjugeerde zuur. Het gebruik van conjugaten geeft een bufferoplossing zijn weerstand tegen pH-veranderingen; het creëert een evenwicht tussen het zuur en de base dat moeilijk te overwinnen is door andere zuren of basen. Zelfs wanneer sterke zuren of basen worden toegevoegd, vermindert het evenwicht tussen het zwakke zuur/de base en het conjugaat de invloed van de toevoeging op de algehele pH van de oplossing.
Bufferoplossingen hebben een breed scala aan toepassingen, zowel in de echte wereld als in het laboratorium. Een gebufferde pH is vereist om de meeste enzymen correct te laten functioneren, en buffering wordt gebruikt om de juiste kleurconcentratie te garanderen bij het gebruik van kleurstoffen. Bufferoplossingen worden ook gebruikt om apparatuur te kalibreren, met name pH-meters die verkeerd kunnen worden gekalibreerd als er geen buffer aanwezig is. Het is vermeldenswaard dat bufferoplossingen niet per se een neutrale pH hebben, alleen een uitgebalanceerde; bufferoplossingen gemaakt van citroenzuur, ammoniak, azijnzuur (dat in lage concentraties in azijn wordt aangetroffen) en andere verbindingen kunnen pH-waarden hebben van zo laag als 2 of hoger dan 10. Dit maakt het gebruik van bufferoplossingen mogelijk bij het werken met zeer sterke zuren of basen.
Hoewel bufferoplossingen bestand zijn tegen veranderingen in pH, betekent dit niet dat de pH van een bufferoplossing niet kan veranderen als er voldoende sterk zuur of sterke base wordt toegevoegd. De hoeveelheid sterk zuur of base die een bufferoplossing kan opnemen voordat er significante pH-veranderingen optreden, staat bekend als de buffercapaciteit. De capaciteit verschilt afhankelijk van de kerncomponenten van de bufferoplossing en hoeveel van het sterke zuur of de sterke base aan de oplossing wordt toegevoegd. Als een sterk zuur aan de bufferoplossing wordt toegevoegd, is de capaciteit gelijk aan de hoeveelheid base in de oplossing. Bij toevoeging van een sterke base is de capaciteit gelijk aan de hoeveelheid zuur in de oplossing.