Vad det är
En buffert är en lösning som innehåller en svag syra, HA, och dess korresponderande bas, A⁻, i jämförbara mängder. Tillsätts lite syra tar A⁻ upp vätejonerna; tillsätts lite bas tar HA upp hydroxidjonerna. Tillsatsen äts upp av det ena ämnet i paret i stället för att ändra pH.
Exempel på buffertar
- Ättiksyra och acetat. 0,10 mol ättiksyra och 0,10 mol acetat i 1 dm³ ger pH = pKa = 4,756 (pKa ur tabellen över syrakonstanter), alltså ungefär 4,76.
- Samma blandning efter 0,0010 mol saltsyra. Acetatet minskar till 0,099 mol och ättiksyran ökar till 0,101 mol, och Henderson–Hasselbalchs ekvation ger pH = 4,756 + log(0,099/0,101) ≈ 4,747. pH ändras med 0,009.
- Samma mängd saltsyra i 1 dm³ rent vatten ger koncentrationen 0,0010 mol/dm³ och pH 3, en ändring på ungefär fyra pH-enheter från 7.
- Med tillsatt bas. 0,0010 mol natriumhydroxid i samma buffert ger pH = 4,756 + log(0,101/0,099) ≈ 4,765.
Inte buffertar
- Ren ättiksyra. Den innehåller nästan ingen acetat, så det finns ingen bas som kan ta upp tillsatt syra.
- Saltsyra, HCl. En stark syra har ingen korresponderande bas som kan ta upp vätejoner igen.
- Koksalt i vatten. Varken Na⁺ eller Cl⁻ tar upp eller avger vätejoner av betydelse.
Förhållandet mellan A⁻ och HA styr pH. Är det 1:1 är pH = pKa. Är det 10:1 är pH = pKa + 1 (5,756 för ättiksyra), och är det 1:10 är pH = pKa − 1 (3,756). Därför säger man att en buffert verkar ungefär inom pKa ± 1.
Varför det spelar roll
Buffertar behövs där pH måste hållas stilla: i kroppens vätskor, i bakning och bryggning, i simbassänger, i laboratoriets lösningar och i läkemedel. Att förklara buffertverkan står i det centrala innehållet i gymnasiets kemi.
- Henderson–Hasselbalchs ekvation räknar ut pH ur pKa och förhållandet mellan bas och syra.
- Buffertkapaciteten mäter hur mycket syra eller bas som får plats innan pH rör sig.
- pKa avgör vilket par som passar för vilket pH. Välj ett par vars pKa ligger nära det pH man vill hålla.
- Vad syror och baser är: syror och baser.
Vanliga missuppfattningar
- “En buffert håller pH helt konstant.” Den dämpar ändringen, den hindrar den inte: i exemplet ovan ändras pH med 0,009 i stället för 4.
- “En buffert tål hur mycket syra som helst.” Den tål tills det ena ämnet i paret är slut. Tillsätts 0,15 mol HCl till 1 dm³ av bufferten med 0,10 mol av vardera, tar acetatet slut (0,10 mol) och 0,05 mol HCl blir över, så pH faller till ungefär 1,3.
- “Att späda en buffert ändrar dess pH.” Förhållandet mellan bas och syra är detsamma efter spädning, så pH ändras knappt, men kapaciteten sjunker.
- “Vilken syra som helst kan vara buffert.” Syran måste vara svag och bli kvar tillsammans med sin bas. En stark syra är helt avgiven och bildar ingen buffert.
Vanliga frågor
Varför håller en buffert pH konstant?
Tillsatt syra möter A⁻, tillsatt bas möter HA. Båda reaktionerna förbrukar tillsatsen och ändrar bara
förhållandet A⁻/HA lite, och pH beror på just det förhållandet, inte på mängderna var för sig.
Hur gör man en buffert?
Blanda en svag syra med dess salt (till exempel ättiksyra och natriumacetat), eller en svag syra med en
lagom mängd stark bas så att en del av syran blir till sin bas. Förhållandet bestämmer pH.
Vad är skillnaden mellan buffertverkan och buffertkapacitet?
Buffertverkan är att pH hålls nästan konstant. Buffertkapaciteten är ett tal för hur mycket syra eller bas
som kan tillsättas innan pH ändras en viss mängd.