Eine Pufferlösung ist Wasser, das mit einer Chemikalie vermischt wird, um ihr besondere Eigenschaften in Bezug auf den pH-Wert (Säure) zu verleihen. Die als Puffer bekannte Chemikalie widersteht pH-Änderungen, wenn sie Säuren und Basen ausgesetzt wird, wenn sie richtig in eine Lösung gemischt werden. Diese Eigenschaft macht es äußerst nützlich beim Schutz empfindlicher Geräte, beim Umgang mit chemischen Unfällen und sogar beim Ausgleich der inneren Prozesse von Lebewesen.
Die Säureform (HA) eines Puffermittels wird mit seiner konjugierten Base (A-) in Wasser gemischt, um die Lösung herzustellen. Sobald ein Gleichgewicht zwischen HA und A- besteht, werden alle anderen hinzugefügten Säuren oder Basen neutralisiert, wenn sie einen Teil des Puffermittels entweder in die HA- oder A-Form umwandeln. Die Änderung des Puffermittels bewirkt zunächst eine geringe pH-Änderung der Lösung. Wenn sich der Anteil von HA und A- des Mittels durch die Zugabe anderer Säuren und Basen ändert, nimmt die Pufferkapazität der Lösung ab. Schließlich kann ein Puffermittel bis zu dem Punkt verwendet werden, an dem es pH-Änderungen nicht mehr signifikant widerstehen kann und daher für diesen Zweck nicht mehr geeignet ist.
Pufferlösungen und Puffermittel sind sehr verbreitet. Das Waschmittel Borax kann zum Beispiel verwendet werden, um ein einfaches zu machen. Viele traditionelle Antazida-Tabletten sind in der Tat Puffersubstanzen, die im menschlichen Körper wirken. Gepuffertes Aspirin ist Aspirin, das mit einem Puffermittel behandelt wurde, um pH-Änderungen des Aspirins zu reduzieren, wenn es Magensäure ausgesetzt ist. pH-Sonden werden durch die Lagerung in diesen Lösungen vor Beschädigungen geschützt.
Im menschlichen Körper spielen Puffersubstanzen eine wichtige Rolle sowohl bei der Atmung als auch bei der Aufrechterhaltung des pH-Wertes des Körpers. Einer der wichtigsten Wirkstoffe beim Menschen ist Bicarbonat. Wenn sich Kohlendioxid (CO2) mit Wasser (H2O) vermischt, entsteht Kohlensäure (H2CO3). Bicarbonat (HCO3-) ist eine Dissoziation von Kohlensäure. Kohlensäure und Bicarbonat bilden im Blut ein Gleichgewicht, das dem Körper hilft, sich an pH-Änderungen anzupassen.
Ebenso wie eine Pufferlösung widersteht das Bicarbonat/Kohlensäure-Gleichgewicht pH-Änderungen nicht mehr, wenn deren Verhältnis stark verändert wird. Kohlensäureüberschüsse werden durch die Bildung von Kohlendioxid durch Entfernung von Wasser aus Kohlensäure ausgeglichen; das Kohlendioxid wird dann ausgeatmet. Übermäßige Mengen an Bicarbonat können reduziert werden, indem mehr Kohlendioxid eingeatmet wird, das dann in Kohlensäure umgewandelt wird.