緩衝液または緩衝起因するpHの変化を減少させることができるものであるイオンH 3 O +およびOH - 。これらがない場合、一部のシステム（生理学的システムなど）は、コンポーネントがpHの急激な変化に非常に敏感であるため、害を受けます。
自動車のショックアブソーバーがその動きによって引き起こされる衝撃を軽減するのと同じように、緩衝液も同じように機能しますが、溶液の酸性または塩基性を利用します。さらに、緩衝液は、それらが効率的である特定のpH範囲を確立します。
そうしないと、H 3 O +イオンが溶液を酸性化し（pHが6未満の値に低下）、反応のパフォーマンスが変化する可能性があります。同じ例は、基本的なpH値、つまり7より大きい値にも適用できます。
特徴
組成
それらは本質的に酸（HA）または弱塩基（B）、およびそれらの共役塩基または酸の塩から構成される。その結果、酸緩衝液とアルカリ緩衝液の2つのタイプがあります。
酸緩衝液は、HA / Aに相当-対Aは、-イオンと弱酸HAと相互作用の共役塩基である- Naなど+ -形のナトリウム塩への。このようにして、ペアはHA / NaAのままですが、カリウムまたはカルシウム塩でもかまいません。
弱酸HAに由来し、次の方程式に従って酸性pH範囲（7未満）を緩衝します。
HA + OH - => A - + H 2 O
ただし、弱酸であるため、その共役塩基は部分的に加水分解され、消費されたHAの一部が再生されます。
A - + H 2 O <=> HA + OH -
一方、アルカリ性緩衝液はB / HB +ペアで構成され、HB +は弱塩基の共役酸です。一般に、HB +は塩化物イオンと塩を形成し、ペアはB / HBClになります。これらのバッファーは、基本的なpH範囲（7以上）をバッファーします。
B + H 3 O + => HB + + H 2 O
また、HB +を部分的に加水分解して、消費されたBの一部を再生することができます。
HB + + H 2 O <=> B + H 3 O +
それらは酸と塩基の両方を中和します
酸性緩衝液は、塩基性、酸性pH及びアルカリ性緩衝液のpHを緩衝しつつ、両者が反応することができるとH 3 O +およびOH -イオンの化学式のこれら一連。
A - + H 3 O + => HA + H 2 O
HB + + OH - => B + H 2 O
したがって、HA / Aの場合-対OHと、HAが反応-イオン、一方、A - Hと-its共役塩基と反応3 O +。B / HBとして+対、HとBの反応し3 O +イオン、一方HB + -その共役酸- OHと- 。
これにより、両方のバッファーで酸性種と塩基性種の両方を中和できます。上方OHのモル数の、例えば、一定の添加と比較しての結果は-、pH値（ΔPH）の変化の減少です。
ショー上記画像強塩基に対するpH緩衝剤（OH -ドナー）。
HAの存在により、最初はpHは酸性です。強塩基が添加される場合、Aの最初のモル数は、形成されている-とバッファが有効になり始めます。
ただし、勾配が急でない曲線の領域があります。つまり、減衰がより効率的な場所です（青みがかったボックス）。
効率
減衰効率の概念を理解するには、いくつかの方法があります。これらの1つは、pHとベースのボリュームの曲線の2次導関数を決定し、Veq / 2である最小値のVを解くことです。
Veqは等価点でのボリュームです。これは、すべての酸を中和するために必要な塩基の量です。
それを理解するもう1つの方法は、有名なヘンダーソン-ハッセルバルヒの方程式によるものです。
pH = pK a + log（/）
ここで、Bは塩基、Aは酸、pK aは酸定数の最小対数です。この方程式は、酸性種HAと共役酸HB +の両方に適用されます。
これが非常に大きい場合、log（）は非常に負の値を取り、pK aから差し引かれます。一方、それが非常に小さい場合、log（）の値は非常に正の値を取り、pK aに追加されます。ただし、=の場合、log（）は0で、pH = pK aです。
上記のすべての意味は何ですか？ΔpHは、方程式で考慮される極値で大きくなりますが、pK aに等しいpHでは最小になります。また、pK aは各酸の特性であるため、この値はpK a ±1の範囲を決定します。
この範囲内のpH値は、バッファーが最も効率的な値です。
準備
緩衝液を準備するには、次の手順を覚えておく必要があります。
-必要なpHを把握します。したがって、反応またはプロセス中にできる限り一定に保ちたいpHを把握します。
-pHを知って、すべての弱酸の中から、pK aがこの値に近い弱酸を探します。
-HA種を選択し、緩衝液の濃度を計算したら（中和する必要のある塩基または酸の量に応じて）、そのナトリウム塩の必要量を計量します。
例
酢酸のpK aは4.75、CH 3 COOHです。したがって、この酸と酢酸ナトリウムの決定された量の混合物CH 3 COONaは、pH範囲（3.75-5.75）で効率的に緩衝する緩衝液を形成します。
一塩基酸の他の例は、安息香酸（C 6 H 5 COOH）およびギ酸（HCOOH）酸です。これらのpK aの各値は4.18および3.68です。したがって、最も高い緩衝作用を持つそのpH範囲は（3.18-5.18）と（2.68-4.68）です。
さらに、リン酸（H 3 PO 4）や炭素（H 2 CO 3）などの多塩基酸は、プロトンを放出できるため、多くのpK値を持っています。したがって、H 3 PO 4には3つのpK a（2.12、7.21および12.67）があり、H 2 CO 3には2つの（6.352および10.329）があります。
溶液のpHを3に維持したい場合は、バッファーHCOONa / HCOOH（pK a = 3.68）とNaH 2 PO 4 / H 3 PO 4（pK a = 2.12）のどちらかを選択できます。
最初の緩衝液であるギ酸は、リン酸緩衝液よりもpH 3に近くなります。したがって、HCOONa / HCOOHは、NaH 2 PO 4 / H 3 PO 4よりもpH 3で良好に緩衝します。
参考文献
- Day、R.、&Underwood、A. Quantitative Analytical Chemistry（5th ed。）PEARSON Prentice Hall、p 188-194。
- Avsar Aras。（2013年4月20日）。ミニショック。2018年5月9日、commons.wikimedia.orgから取得
- ウィキペディア。（2018）。緩衝液。2018年5月9日、en.wikipedia.orgから取得
- Assoc。ルボミールマケドンスキー博士 。緩衝液。バルナ医科大学。
- Chem Collective。バッファチュートリアル。2018年5月9日、chemcollective.orgから取得
- askIITians。（2018）。緩衝液。2018年5月9日、askiitians.comから取得
- Quimicas.net（2018）。緩衝液、緩衝液または緩衝液の例。 2018年5月9日、quimicas.netから取得