puskuriliuoksiin

Puskuriliuokset ovat liuoksia, joiden pH pysyy suhteellisen vakaana, kun niihin lisätään pieni määrä happoa tai emästä. Ne koostuvat heikosta haposta ja sen konjugaattiedestä tai heikosta emäksestä ja sen konjugaattihaposta. Kun liuokseen lisätään H+, happo neutraloidaan konjugaattiemäksen tai happon kautta, ja kun lisätään OH-, emäksen konjugaattihappo reagoi. Näin puskuriliuokset hidastavat pH:n muutoksia ja auttavat ylläpitämään tasapainoa erilaisissa kemiallisissa ja biologisissa prosesseissa.

Henderson–Hasselbalchin yhtälö tarjoaa tavan arvioida puskuriliuoksen pH:n: pH = pKa + log([A-]/[HA]), missä HA on heikko hapon muoto ja A- sen konjugaattiemäksen muoto. Puskuriliuoksen puskura- eli kapasiteetti riippuu sekä kokonaispitoisuudesta että pKa-arvosta: suurin kapasiteetti saavutetaan, kun pH on lähellä pKa:ta ja liuoksen kokonaissäiliö on korkea. Myös lämpötila ja ioninen vahvuus vaikuttavat puskurin tehokkuuteen.

Esimerkkejä yleisistä puskuriliuoksista ovat etikkahappo/etikkaatti (pKa noin 4,76), ammonium/ammoniakki (pKa noin 9,25), sekä fosfaatin järjestelmä H2PO4−/HPO4^2− (pKa2 noin 7,2). Biologisessa kontekstissa tärkeä on hiilidioksidin ja bikarbonaatin järjestelmä (CO2/HCO3−), joka ylläpitää ihmisen veren pH:ta käytännössä noin 7,4. Puskuriliuoksia käytetään laajasti laboratorioissa, soluviljelyssä, lääke- ja elintarviketeollisuudessa sekä erilaisissa biokemiallisissa sovelluksissa pH:n säätelyyn.

Rajoitteet: puskuriliuokset toimivat tehokkaasti noin pH-alueella pKa ±1, eivätkä ne kykene suurten pH-muutosten hallintaan ilman lisätoimenpiteitä. Lämpötila- ja suolaliuosten muutokset voivat heikentää puskurin kapasiteettia. Valitsemalla oikea pH-alue ja pitoisuudet voidaan varmistaa toivottu suoritusteho.