Bufferingsförmågan

Bufferingsförmågan beskriver ett systems förmåga att motstå förändringar i pH vid tillsats av syra eller bas. Den är central i både kemiska buffertlösningar och biologiska vätskor och uppstår när en svag syra och dess konjugerade bas, eller en svag bas och dess konjugerade syra, finns närvarande.

Så fungerar det: när en stark syra tillförs reagerar bufferkomponenten med den, och när en stark bas tillförs donerar den protoner från den svaga syran. För en buffertlösning bestående av en svag syra HA och dess konjugerade bas A− kan pH beskrivas med Henderson-Hasselbalch-ekvationen: pH = pKa + log([A−]/[HA]).

Buffereringsförmågan, även kallad bufferkapacitet, anger hur mycket stark syra eller bas som krävs för att ändra pH med en enhet. Den betecknas ofta β och mäts som mängden tillsatt syra eller bas per förändring i pH (β = dB/d(pH)); den ökar med den totala mängden buffrande ämnen i lösningen och är särskilt stor när pH ligger nära pKa.

Vanliga biologiska buffertsystem är bikarbonat–koldioxid i blodet, fosfat i cytoplasman och olika proteiner som verkar genom sina sidokedjor. Dessa system gör att blodets pH hålls inom snäva gränser (ungefär 7,35–7,45). Bufferingsförmågan används också i laboratorier, livsmedelsproduktion och miljövetenskap.

Faktorer som påverkar bufferingsförmågan inkluderar koncentrationen av buffrande komponenter, deras pKa-värden i förhållande till lösningens pH, temperatur och jonstyrka. Bufferingsförmågan är som mest effektiv nära pKa och inom cirka en enhet i pH runt detta värde.