بافر یک محلول مبتنی بر حلال آب است و از یک اسید ضعیف و باز مزدوج آن یا باز ضعیف و اسید مزدوجش تشکیل شده است. محلول های بافر در برابر تغییر PH ناشی از اضافه شدن کمی اسید یا باز و تغییر غلظت محلول مقاومت می کنند و اسیدیته محلول را در محدوده مشخصی ثابت نگه می دارند.

حتی اسید و باز های قوی نیز تأثیر بسیار ناچیزی بر PH محلول های بافری می گذارند و همین قابلیت مهم و ارزشمند باعث شده تا این محلول ها در زمینه های مختلفی چون تهیه نگهدارنده های غذایی، مواد شوینده، فرآورده های آرایشی و بهداشتی، چرم، رنگ و… کاربرد های زیادی داشته باشند. از جمله رایج ترین بافر های مورد استفاده در دنیای زیست شناسی می توان به تی‌ای‌پی‌اس، بیسین، Tris، Tricine، تپسو و… اشاره نمود.

انواع محلولهای بافری

به طور کلی بافر ها در دو دسته کلی بافرهای اسیدی و بازی طبقه بندی می شوند. در ادامه ویژگی های هر یک از این بافرها و تفاوتشان با یکدیگر را بررسی خواهیم کرد:

بافرهای اسیدی: همانطور که از نام این بافر ها نیز مشخص است، از آن ها برای حفظ PH محلول های اسیدی استفاده می شود. این بافرها دارای PH  اسیدی و کمتر از ۷ هستند و از ترکیب یک اسید ضعیف به همراه نمک مشتق شده خود از یک باز قوی بدست می آیند. برای مثال، یک محلول بافری تشکیل شده از غلظت های برابری از اسید استیک و استات سدیم، دارای PH معادل ۴.۷۴ می باشد.

بافرهای بازی: همانطور که انتظار می رود، از بافرهای بازی برای حفظ و پایداری PH محلول های بازی استفاده می شود. این محلول ها دارای PH قلیایی و بالاتر از ۷ هستند و از ترکیب یک باز ضعیف به همراه نمک مشتق شده شان از یک اسید قوی تشکیل می شود. از جمله محلول های بافری بازی می توان به محلول آبی هیدروکسید آمونیوم و کلرید آمونیوم اشاره کرد که دارای PH برابر ۹.۲۵ می باشد.

مکانیسم عمل انواع محلول بافر

در محلول بافر اسیدی اضافه شدن یک اسید قوی به محلول اسید ضعیف و باز مزدوج، موجب افزایش میزان یون H+ می شود. بر اساس اصل لوشاتلیه و جهت تعادل با برگشت به سمت چپ موجب کاهش +H می شود . گرایش باز مزدوج بافر به واکنش با یونهای هیدروژن +H علت این امر و برگشت تعادل به سمت چپ است. لذا با در این نوع بافر افزایش اسید غلظت یون هیدروژن را  بالاتر نخواهد برد. به محلول بافر اسیدی اگر باز قوی اضافه شود غلظت یون هیدروژن خیلی کمتر از حد معمول کاهش خواهد یافت. زیرا بین یون هیدروژن و هیدروکسید حاصل از باز اضافه شده واکنش تعادلی صورت گرفته و آب تشکیل خواهد شد.

مشابه همین مکانیسم در بافرهای بازی و بر میزان غلظت یون –OH اتفاق می افتد. یعنی اضافه شدن باز قوی به بافر بازی موجب افزایش یون هیدروکسید تولید شده در محیط می شود. طبق اصل لوشاتلیه بازگشت تعادل به سمت چپ می باشد و علت آن واکنش یونهای هیدروکسید اضافه شده به تعادل، با اسید مزدوج محلول بافر بازی است. با این واکنش دوباره باز ضعیف تولید و یون–OH اضافه محلول مصرف و کاهش می یابد.

کاربرد بافر

از جمله کاربرد های محلول های بافری در صنعت می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• تخمیر و تهیه الکل
• تولید مواد شوینده
• ساخت فرآورده های بهداشتی چون انواع شامپو و مواد آرایشی
• صنعت چرم
• تهیه مواد نگهدارنده مورد نیاز در صنایع غذایی
• صنعت چاپ و رنگ
• چرم سازی
• و…