Bufferingstoffen

Bufferingstoffen zijn stoffen die de pH van een oplossing weerstaan tegen veranderingen bij toevoeging van kleine hoeveelheden zuur of base. Door hun aanwezigheid blijft de omgeving voor een bepaalde tijd stabiel qua zuurtegraad, wat van belang is voor de stabiliteit van chemische reacties, enzymactiviteiten en vele biologische processen.

Bufferingsystemen bestaan meestal uit een zwak zuur en zijn geconjugeerde base, of uit een zwakke base en zijn geconjugeerde zuur. Bij toevoeging van zuur reageert het bufferbestanddeel met H+, waardoor de pH minder stijgt; bij toevoeging van base levert het zwakke zuur H+ af om de pH te verlagen.

De werking berust op het zuur-base-evenwicht. De stabiliteit is het grootst wanneer de pH nabij de pKa van het zwakke zuur ligt. Buffercapaciteit hangt af van de totale concentratie en de verhouding van de componenten; temperatuur en andere ionen kunnen pH beïnvloeden.

Veelgebruikte buffers zijn fosfaatbuffer (bij voorkeur KH2PO4/K2HPO4) rond pH 7,2 tot 7,4; acetatebuffer (azijnzuur/acetaat) rondom pH 4,8; koolzuur/bicarbonaat buffersysteem in het bloed rondom pH 7,35–7,45. Andere voorbeelden zijn citraat- en ammonium/ ammoniakbuffers. Buffers komen veel voor in laboratoriumomstandigheden, celculturen, voedingsmiddelen, medicijnen en diagnostische reagentia.

Een buffer heeft beperkingen: de buffering capaciteit is finite en pH kan sterk veranderen bij grote toevoer van zuur of base. Buffers kunnen interacties veroorzaken met metalen, zouten of andere componenten; bovendien kan temperatuur de pH-waarde veranderen en de werkzaamheid van de buffer beïnvloeden.