緩衝作用、緩衝液

弱酸とその共役塩基の塩、または弱塩基とその共役酸の塩の混合溶液は、少量な酸や塩基を加えても、pHをほぼ一定保つことができる緩衝作用を有する。このような混合溶液を緩衝液という。

1 代表的な緩衝液

 緩衝液を調節するには、目的とするpHに最も近いpKaをもつ弱酸または弱塩基を選択する。例えば、pH5の緩衝液を調整したい場合には、主に酢酸(pKa:4.76)が用いられる。
代表的な緩衝液には、「酢酸−酢酸ナトリウム緩衝液」、「リン酸緩衝液」、「アンモニア−塩化アンモニウム緩衝液」があり、目標とするpHに合わせてそれらの緩衝液を使い分ける。

2 緩衝液のpHの求め方

 緩衝液のpHについては、ヘンダーソン・ハッセルバルヒの式より求めることができる。

例えば、酢酸を0.1mol/L、酢酸ナトリウムを0.1mol/Lを含む酢酸−酢酸ナトリウム緩衝液について、確認していく。(酢酸のpKaは4.76とする。)
酢酸−酢酸ナトリウム緩衝液中の酢酸および酢酸ナトリウムは以下の状態で存在している。
 <酢酸ナトリウムについて>

酢酸ナトリウムについては、塩であるため、溶液中で完全に解離して存在する。そのため、溶液中の酢酸イオンの濃度は、0.1 mol/Lとなる。

 <酢酸について>

酢酸については、弱酸であるため、水中で極わずか解離するが、酢酸−酢酸ナトリウム緩衝液中では酢酸イオンが存在するため、解離反応はほとんど認められない。そのため、溶液中の酢酸の濃度は、0.1 mol/Lとなる。
上記のように緩衝液中には、酢酸(分子形)と酢酸イオン(イオン形)が存在することから、ヘンダーソン・ハッセルバルヒの式よりpHを求めることができる。