Pufr

Pufr (z německého Puffer, „nárazník“; též ustoj či tlumivý roztok) je konjugovaný pár kyseliny a nebo zásady, který je schopný udržovat v jistém rozmezí stabilní pH po přidání silné kyseliny či zásady do systému. Pufry jsou obvykle směsi slabých kyselin a jejich solí, nebo směsi slabých bází a jejich solí. Pufrační kapacita je maximální, pokud je koncentrace obou konjugovaných složek pufru stejná, tj. při pH rovném pKa pufru.

Příklad

• krev, udržuje stále pH cca 7,4
• kyselina octová + octan sodný
• vodní roztok amoniaku + chlorid amonný

Výpočet pH roztoku

pH roztoku pufru lze spočítat dle tzv. Henderson-Hasselbalchovy rovnice:

$pH=pK_a+log_{10}\frac{[A^-]}{[HA]}$

kde A^- je sůl kyseliny a HA kyselina.

Výpočet pH z celkových koncentrací látek v roztoku

Pokud elektroneutrální roztok obsahuje více pufrů, tak lze pH spočíst z rovnice elektroneutrality:

$\sum_{i}{(z_i(pH,T) ct_i)}=0$

kde index i prochází přes všechny látky roztoku, z_i je průměrná valence(náboj na molekule) látky i při daném pH a teplotě T, ct_i je její totální koncentrace (všechny její ionizované i deionizované formy s/bez H+ v roztoku).

$z_A(pH,T)=-\frac{1}{1 + 10^{pKa_{HA}(T)-pH}}$ ,pro monovalentní kyseliny HA v roztoku (např. HCl)

$z_A(pH,T)=-\frac{1+2*10^{pH-pKa_{HA^-}(T)}}{10^{pKa_{H_2A}(T)-pH}+1+10^{pH-pKa_{HA^-}(T)}}$, pro bivalentní kyseliny H₂A v roztoku (např. H₂CO₃, H₂SO₄)

$z_A(pH,T)=-\frac{1+2*10^{pH-pKa_{H2A-}(T)}+ 3*10^{2*pH-pKa_{H_2A-}(T)-pKa_{HA^{2-}(T)}}}{10^{pKa_{H_3A}(T)-pH}+1+10^{pH-pKa_{H_2A^-}(T)}+ 10^{2*pH-pKa_{H_2A-}(T)-pKa_{HA^{2-}}(T)}}$, pro trivalentní kyseliny H₃A v roztoku (např. H₃PO₄)

$z_A(pH,T)=+\frac{1}{10^{pH - pKa_{HA^+}(T)} + 1}$, pro látky typu HA+, které po odvázání H+ kladný náboj ztrácejí (např. NH₄⁺)

Pro makromolekuly jako Albumin, Hemoglobin, OxyHemoglobin, CarbaminoHemoglobin, CarbaminoOxyHemoglobin je jejich valence z nazývána titrační křivkou.