Bufferingsvermogen

Bufferingsvermogen, ook wel buffercapacity genoemd, is het vermogen van een oplossing of systeem om de pH stabiel te houden bij toevoeging van zuren of basen. Het is een belangrijk kenmerk van buffers en bepaalt hoe bestand een systeem is tegen plotselinge pH-veranderingen.

Chemische basis en meeteenheid

Een typisch buffersysteem bestaat uit een zwakke zuren (HA) en zijn geconjugeerde base (A−). De pH volgt meestal de Henderson–Hasselbalch vergelijking: pH = pKa + log([A−]/[HA]). Het bufferingsvermogen β wordt gedefinieerd als de hoeveelheid sterke zuur of base die nodig is om de pH met één eenheid te veranderen, oftewel β = dCb/dpH, waarbij Cb de toegevoegde sterk base (of acid) is. β is het grootst wanneer [A−] gelijk is aan [HA] (pH ≈ pKa) en neemt toe met de totale bufferconcentratie CT = [HA] + [A−]. Temperature verandert β ook.

Reikwijdte en beperkingen

Het bufferingsvermogen werkt het beste in het zo genoemde buffergebied rond de pKa van het bufferpaar. Buiten dit gebied daalt β en wordt de pH minder stabiel. De grootte van het bufferingsvermogen hangt af van CT en van de aard van het bufferpaar. Veelgebruikte biologische en chemische buffers zijn azijnzuur/acetaat, fosfaat (H2PO4−/HPO4^2−) en koolzuur/bicarbonaat, waarbij elk systeem zijn eigen geschikte pH-venster heeft (bijvoorbeeld fysiologisch bloed rond pH 7,4).

Toepassingen

Bufferingsvermogen is cruciaal in laboratorium- en biomedisch werk, farmacologie, voedingswetenschap en milieu- en bodemwetenschappen. Het bepaalt onder meer de stabiliteit van enzymactiviteit, reactiesnelheden en de opslag van medicijnen, en wordt vaak bepaald via titratietesten en pH-curves.