Redan 1908 formulerade den amerikanske biokemisten Lawrence Joseph Henderson en matematisk ekvation som beskrev kolsyrans roll som buffertlösning i samband med hans analys av metabol acidos. År 1916 omvandlade den danske fysiologen Karl Albert Hasselbalch formeln till logaritmisk form, vilket resulterade i den välkända Henderson–Hasselbalch-ekvationen – ett verktyg som fortfarande används flitigt inom kemin och biologin idag.
En buffertlösning består antingen av en svag syra tillsammans med dess salt, eller av en svag bas tillsammans med ett salt tillhörande samma syra eller bas. Lösningen har förmågan att motstå förändringar i pH-värde när mindre mängder syra eller alkalier tillsätts. Tack vare denna egenskap används buffertlösningar för att hålla pH på en konstant nivå inom en rad olika kemiska och biologiska tillämpningar.
För att en buffertlösning ska kunna upprätthålla sitt pH måste den innehålla komponenter som kan neutralisera både vätejoner (H+) och hydroxidjoner (OH−) som tillförs. Saknas dessa ingredienser kommer pH-värdet att förändras. Syrala och alkaliska buffertlösningar åstadkommer detta på olika sätt.
Syrala buffertlösningar har ett pH lägre än 7 och framställs vanligtvis genom att kombinera en svag syra med ett natriumsalt. Fosfatbuffertar är särskilt värdefulla inom biologiska tillämpningar. Eftersom fosforsyran har flera dissociationskonstanter kan fosfatbuffertar beredas vid tre olika pH-nivåer: 2,15, 6,86 respektive 12,32. Det är förhållandet mellan syra och salt som styr lösningens exakta pH-värde.
Alkaliska buffertlösningar har ett pH högre än 7 och består typiskt av en svag bas och ett av dess salter. Så länge koncentrationerna av bas och salt hålls lika påverkas inte pH-värdet nämnvärt av ändringar i den totala koncentrationen.
Le Chateliers princip förklarar hur ett system i jämvikt reagerar när yttre faktorer som koncentration, tryck eller temperatur förändras. Enligt principen anpassar sig systemet till ett nytt jämviktsläge genom att motverka den förändring som åstadkommits. När kemiker tar fram buffertlösningar tillämpas Le Chateliers princip för att förutsäga hur lösningen kommer att bete sig och därmed säkerställa dess effektivitet.
Många organismer kan endast överleva inom ett relativt smalt pH-intervall, och blodet fungerar som kroppens naturliga buffertlösning. Ämnen som lösts upp i blodet håller dess pH relativt stabilt, med stöd från andra organ. Njurarna hjälper exempelvis till att avlägsna överskottskemikalier från blodet, vilket förhindrar farliga ansamlingar och njursvikt. Lungorna motverkar pH-sänkande processer, såsom fysisk ansträngning, genom att avlägsna koldioxid – en central beståndsdel i blodets viktigaste pH-buffert.
Hälsa och Sjukdom © https://www.sjukdom.online