Bufor to mieszanina słabego kwasu HA i jego sprzężonej zasady A⁻, która utrzymuje niemal stałe pH mimo dodatku mocnego kwasu lub zasady. Opisuje go równanie Hendersona–Hasselbalcha: pH = pKa + log([A⁻]/[HA]). Dodany H⁺ czy OH⁻ zmienia stosunek tylko nieznacznie — to pojemność buforowa. Zmień stosunek składników, pKa i ilość dodanego kwasu/zasady.
Co się właśnie stało?
Dodałeś mocny kwas, ale pH ledwie drgnęło. Bufor to mieszanina słabego kwasu i jego zasady sprzężonej — para, która pochłania zarówno dodane , jak i .
Równanie Hendersona–Hasselbalcha:
pH zależy nie od bezwzględnych stężeń, lecz od ich stosunku. Gdy , mamy , więc — to serce zakresu buforowania.
Mechanizm buforowania
Dodany mocny kwas: — jony zostają „schowane" w cząsteczkach HA. Dodana mocna zasada: . Zmienia się tylko stosunek, i to nieznacznie, więc pH prawie stoi w miejscu.
Pojemność i zakres działania
Im więcej HA i A⁻, tym większa pojemność buforowa — tym więcej kwasu/zasady bufor „zniesie". Bufor działa skutecznie w zakresie ; poza nim jednego ze składników jest za mało i pH zaczyna skakać jak w czystej wodzie.
Po co Ci to na maturze:
Zadania o buforach niemal zawsze sprowadzają się do wstawienia stężeń (albo moli) do wzoru Hendersona–Hasselbalcha. Chwyt: policz stosunek , dodaj/odejmij dodane mole po odpowiedniej stronie i porównaj wynik z czystą wodą, żeby pokazać, że pH ledwie drgnęło.
Zapamiętaj: bufor trzyma pH blisko , bo para HA/A⁻ pochłania dodany H⁺ i OH⁻ — pH = pK_a + log([A⁻]/[HA]), a przy stosunku 1 pH = pK_a.
Para sprzężona HA/A⁻ neutralizuje dodane jony: A⁻ wiąże nadmiar H⁺, a HA oddaje H⁺ przy dodatku zasady — stosunek zmienia się mało, więc pH prawie stałe.
Gdy stężenia obu form są równe: [A⁻]=[HA], bo log 1 = 0. To środek zakresu buforowania.
Miara, ile mocnego kwasu lub zasady bufor przyjmie bez znaczącej zmiany pH. Największa przy [A⁻]≈[HA].