Leerdoelen
•je kunt uitleggen wat een buffer is en hoe het schommelingen in pH tegengaat
•je kunt de juiste buffer kiezen voor een specifieke pH
•je kunt rekenen met de evenwichtsbreuk van een bufferoplossing
•je kunt de rol van hemoglobine en de koolzuurbuffer in het bloed uitleggen
Wat is een buffer?
Een buffer is een oplossing die bestaat uit een zwak zuur en zijn geconjugeerde base. Deze combinatie helpt schommelingen in de pH te voorkomen wanneer er zuren of basen aan de oplossing worden toegevoegd. Een voorbeeld van een buffer is de combinatie van mono-waterstoffosfaationen (HPO₄²⁻) en diwaterstoffosfaationen (H₂PO₄⁻). Wanneer zuur wordt toegevoegd, reageert de base (HPO₄²⁻) en wanneer base wordt toegevoegd, reageert het zuur (H₂PO₄⁻). Hierdoor blijft de pH stabiel.
Hoe kies je een buffer?
Bij het kiezen van een buffer is het belangrijk om de concentratieverhouding tussen het zuur en de geconjugeerde base te overwegen. Een verhouding van 1:1 is ideaal, maar verhoudingen tussen 1:10 en 10:1 worden ook als buffers beschouwd. De pH van de buffer is gelijk aan de pKz van het zuur wanneer de verhouding 1:1 is.
Rekenvoorbeeld: pH-berekening
Stel dat je een bufferoplossing wilt maken met een pH van 4,17, gebruikmakend van azijnzuur (CH₃COOH) en natriumacetaat (CH₃COONa). De Kz van azijnzuur is 1,7 × 10⁻⁵. Om de juiste verhouding te vinden, gebruik je de evenwichtsbreuk:
Door de gewenste pH om te zetten naar een H₃O⁺-concentratie (6,8 × 10⁻⁵ mol/L) en deze in te vullen in de evenwichtsbreuk, vind je de verhouding van 1:4 voor acetaat tot azijnzuur.
Buffers in het bloed
Het bloed bevat twee belangrijke buffersystemen: de koolzuurbuffer en hemoglobine. Deze buffers helpen de pH van het bloed stabiel te houden, wat essentieel is voor het goed functioneren van het lichaam.
Koolzuurbuffer
De koolzuurbuffer bestaat uit koolzuur (H₂CO₃) en bicarbonaat (HCO₃⁻). In de lichaamscellen wordt CO₂ geproduceerd, dat met water reageert om H₂CO₃ te vormen. Dit zuur kan verder dissociëren in H⁺ en HCO₃⁻, wat helpt om de pH te reguleren.
Hemoglobine
Hemoglobine in het bloed transporteert zuurstof naar de cellen en neemt H⁺-ionen op om verzuring te voorkomen. In de longen neemt hemoglobine zuurstof op en geeft het H⁺ af, wat helpt bij het omzetten van HCO₃⁻ terug naar CO₂, dat vervolgens wordt uitgeademd.
