Puferi

Pufer je smjesa slabe kiseline i njezine konjugirane baze ili slabe baze i njezine konjugirane kiseline koji se opire promjeni pH-vrijednosti nakon dodavanja kiseline ili baze te u slučaju razrjeđenja.

Pufere dijelimo na kisele (acetatni,karbonatni,fosfatni) i bazične (amonijačni).
Ukoliko u kiseli pufer dodamo kiselinu, kiselina će reagirati sa soli, a ukoliko u kiseli pufer dodamo lužinu, lužina će reagirati sa slabom kiselinom.

Ukoliko u bazični pufer dodamo kiselinu, kiselina će reagirati sa slabom bazom, a ukoliko u bazični pufer dodamo lužinu, lužina će reagirati sa soli.

Acetatni pufer jest otopina koja sadrži octenu kiselinu i natrijev acetat. Obje tvari su u ravnoteži s određenim ionima.

S obzirom da je vrijednost konstante disocijacije kiseline poznat pri određenim temperaturama, moguće je napisati i njen izraz za octenu kiselinu.

Na ravnotežne koncentracije svih stvari unutar napisane konstante utječe i početna koncentracija dodane soli.
Pa će tako na početku koncentracija Ac^- iona biti jednaka početnoj koncentraciji soli c_s. Tijekom reakcije, nastajat će još acetatnih iona iz octene kiseline. Nastat će ih onoliko koliko nastaje H⁺ iona pa će [Ac^-] iznositi c_s + [H⁺].
Na početku će koncentracija HAc odgovarati početnoj koncentraciji kiseline c_a. Tijekom reakcije, kiselina će disocirati na ione, H⁺ i Ac^- . Smanjit će se onoliko koliko nastaje H⁺ iona pa će [HAc] iznositi c_a - [H⁺].
Konstantu disocijacije kiseline sada je moguće zapisati na drugačiji način. Taj način olakšava izračun pH vrijednosti pufera.

Amonijačni pufer jest otopina koja sadrži amonijevu lužinu i amonijev klorid. Obje tvari su u ravnoteži s određenim ionima.

S obzirom da je vrijednost konstante disocijacije baze poznat pri određenim temperaturama, moguće je napisati i njen izraz za amonijevu lužinu.

Na ravnotežne koncentracije svih stvari unutar napisane konstante utječe i početna koncentracija dodane soli.
Pa će tako na početku koncentracija NH₄⁺ iona biti jednaka početnoj koncentraciji soli c_s. Tijekom reakcije, nastajat će još amonijevih iona iz amonijeve lužine. Nastat će ih onoliko koliko nastaje OH^- iona pa će [NH₄⁺] iznositi c_s + [OH^-].
Na početku će koncentracija NH₄OH odgovarati početnoj koncentraciji baze c_b. Tijekom reakcije, baza će disocirati na ione, NH₄⁺ i OH^- . Smanjit će se onoliko koliko nastaje OH^- iona pa će [NH₄OH] iznositi c_b - [OH^-].
Konstantu disocijacije baze sada je moguće zapisati na drugačiji način. Taj način olakšava izračun pH vrijednosti pufera.

Kapacitet pufera (buffer capacity)

Mjera sposobnosti pufera da se odupre promjeni pH-vrijednosti naziva se kapacitet pufera. Izražava se brojem molova jake kiseline ili jake baze koju može apsorbirati jedna litra puferske otopine dok se pH-vrijednost promijeni za jednu pH-jedinicu. Što je veći kapacitet pufera, puferska je otopina sposobnija oduprijeti se promjeni pH-vrijednosti.

Značenje puferskih otopina u organizmu

Fiziološki puferi omogućuju održavanje pH-vrijednosti u uskim granicama nužnima za zbivanje biokemijskih procesa. Primjer fiziološkog pufera jest krvna plazma čiji je pH između 7,35 i 7,45. Ukoliko je pH manji od 7 ili veći od 7,8, život organizma je ugrožen.

Acidoza jest stanje organizma u kojemu je pH < 7,35. Posljedice acidoze su prekomjerna proizvodnja kiselina u tkivu, gubitak baza iz tjelesnih tekućina, nemogućnost bubrega da izluči kisele metabolite. Postoji nekoliko mehanizama kompenzacije acidoze, a oni su ubrzano disanje (izbacuje plinoviti CO2 i time smanjuje razina H₂CO₃ u krvi) i izlučivanje mokraće veće kiselosti uz pomoć bubrega.

Alkaloza jest stanje organizma u kojemu je pH > 7,45. Alkaloza je moguća pri vrlo visokim tjelesnim temperaturama ili unošenjem previše baza u organizam (smanjuju pH-vrijednost želučane kiseline, primjerice antacidi). Postoji nekoliko mehanizama kompenzacije alkaloze, a oni su usporenje disanja (povećava se koncentracija H₂CO₃) te izlučivanje mokraće manje kiselosti.