สารละลายต่างชนิดกันจะมีความเข้มข้นของ H3O+ ไม่เท่ากัน ส่งผลให้สารละลายมีค่า pH แตกต่างกัน และเมื่อเติมกรดหรือเบสลงในสารละลายจะทำให้สมดุลระหว่าง H3O+ และ OH- ถูกรบกวน ซึ่งสารที่มีสมบัติในการควบคุม pH ของสารละลายให้คงที่ เมื่อเติมกรดแก่หรือเบสแก่ลงไป ในสารละลายจำนวนเล็กน้อย เรียกว่า สารละลายบัฟเฟอร์ (buffer solution) 

ในการทำปฏิกิริยาระหว่างสารละลายผสมของ CH3COOH กับ CH3COONa จัดเป็นสารละลายบัฟเฟอร์ โดยสามารถอธิบายการควบคุม pH ของสารละลายได้ ดังนี้

เมื่อผสมสารละลาย CH3COOH กับสารละลาย CH3COONa จะเกิดการแตกตัว ดังนี้

           CH3COOH (aq)  +  H2O (l)    ⇌    CH3COO- (aq)  +  H3O+ (aq)

                CH3COONa (aq) -----> CH3COO- (aq)  +  Na+ (aq)

ในสารละลายจึงมีโมเลกุลของ CH3COOH CH3COO- H3O+ และ Na+ 

เมื่อเติมสารละลายเบส เช่น สารละลาย NaOH ลงไป OH- จากเบสจะไปทำปฏิกิริยากับ CH3COOH เกิดเป็น CH3COO- ดังสมการ

           CH3COOH (aq)  +  OH- (aq)    ⇌    CH3COO- (aq)  +  H2O (l)

เมื่อเติมสารละลายกรด เช่น สารละลาย HCl ลงไป H3O+ จากกรดจะไปทำปฏิกิริยากับ CH3COO- เกิดเป็น CH3COOH ดังสมการ

        CH3COO- (aq)  +   H3O+(aq)    ⇌    CH3COOH (aq)  +  H2O (l)

จะเห็นว่า การเติมกรดหรือเบสลงไปในสารละลายผสมของ CH3COOH กับ CH3COONa จะทำให้ความเข้มข้นของ H3O+ มีค่าคงที่ หรือเปลี่ยนแปลงน้อยมาก จึงทำให้ค่า pH คงที่ หรือเปลี่ยนแปลงเพียงเล็กน้อยเท่านั้น และจะสังเกตได้ว่า CH3COOH กับ CH3COO- เป็นคู่กรด-เบสกัน ดังนั้น จึงกล่าวได้ว่า ระบบบัฟเฟอร์นี้ประกอบด้วยสารละลายผสมของกรดอ่อน (CH3COOH) และเกลือของกรดอ่อน (CH3COO-) และเรียกสารละลายนี้ว่า บัฟเฟอร์กรด

นอกจากสารละลายผสมระหว่างกรดอ่อนและเกลือของกรดอ่อนจะจัดเป็นสารละลายบัฟเฟอร์แล้ว สารละลายผสมระหว่างเบสอ่อนและเกลือของเบสอ่อนก็จัดเป็นสารละลายบัฟเฟอร์เช่นกัน ตัวอย่างเช่น สารละลายผสมของ NH3 กับ NH4Cl โดยสามารถอธิบายการควบคุม pH ของสารละลายได้ ดังนี้

เมื่อผสมสารละลาย NH3 กับสารละลาย NH4Cl จะเกิดการแตกตัว ดังนี้

             NH3 (aq)  +  H2O (l)    ⇌    NH4+ (aq)  +  OH- (aq)

                NH4Cl (aq) ------> NH4+ (aq)  +  Cl- (aq)

ในสารละลายจึงมีโมลุลของ NH3 NH4+ OH- และ Cl-

เมื่อเติมสารละลายเบส เช่น สารละลาย NaOH ลงไป OH- จากเบสจะไปทำปฏิกิริยากับ NH4+ เกิดเป็น NH3 ดังสมการ

NH4+ (aq)  +  OH- (aq)    ⇌    NH3 (aq)  +  H2O (l)

เมื่อเติมสารละลายกรด เช่น สารละลาย HCl ลงไป H3O+ จากกรดจะไปทำปฏิกิริยากับ NH3 เกิดเป็น NH4+ ดังสมการ

NH3 (aq)  +  H3O+ (aq)    ⇌    NH4+ (aq)  +  H2O (l)

การเติมกรดหรือเบสปริมาณเล็กน้อยลงไปในสารละลายผสมของ NH3 กับ NH4Cl จะทำให้ความเข้มข้นของ H3O+ เปลี่ยนแปลงน้อยมาก และค่า pH เปลี่ยนแปลงเพียงเล็กน้อย ดังนั้น สารละลายผสมระหว่างเบสอ่อน (NH3) กับเกลือของเบสอ่อน (NH4+) จึงแสดงสมบัติเป็นบัฟเฟอร์ได้เช่นกัน และเรียกสารละลายนี้ว่า บัฟเฟอร์เบส

นอกจากสารละลายบัฟเฟอร์ที่เป็นสารละลายกรดอ่อนกับเกลือของกรดอ่อน หรือสารละลายเบสอ่อนกับเกลือของเบสอ่อนแล้ว ยังมีสารละลายบัฟเฟอร์จากสารอื่น ๆ ซึ่งเป็นสารละลายที่ประกอบด้วยคู่กรด - เบส กัน 

ปิตุพร  พิมพาเพชร