緩衝液
緩衝液（buffer solution）は、少量の酸や塩基が加わってもpHが大きく変化しにくい溶液である。
仕組み
弱酸とその共役塩基、または弱塩基とその共役酸の組合せが、加えられたH⁺やOH⁻を反応によって吸収する。
緩衝能
緩衝作用には限界があり、成分濃度が高いほど一般に大きな量の酸・塩基変化に耐えられる。
生体での重要性
血液や細胞内では、酵素や代謝反応が適切に進むよう、複数の緩衝系がpH維持に寄与している。
比がpHを決める
弱酸HAと共役塩基A⁻の平衡から、希薄溶液の近似ではpH≈pKₐ+log₁₀([A⁻]/[HA])が得られる。両者が同量ならpH≈pKₐ。比が重要なので同じ比で希釈すればpHは大きく変わりにくいが、酸や塩基を受け止める量である緩衝能は低下する。
例：酸を加えたときの計算
HAとA⁻が各0.100 molある緩衝系へ、強酸を0.010 mol加えたとする。加えたH⁺がA⁻と反応するので、A⁻は0.090 mol、HAは0.110 molになる。体積変化などを無視すればpH≈pKₐ+log(0.090/0.110)≈pKₐ−0.087で、変化は小さい。まず化学量論で中和し、その後に平衡式を使う。
容量と適用条件
片方の成分を使い切るほど酸や塩基を加えると、緩衝作用は維持できない。極端に薄い溶液では水の自己解離も効き、単純な近似が破綻する。実際のpHは温度や活量にも依存する。pKₐに近い範囲で使うと両成分を十分含みやすいが、用途に応じて濃度や反応への影響も選ぶ必要がある。
確認問題
緩衝液を10倍に希釈すると、酸を受け止められる能力も同じままか。
解答と考え方を見る
単位体積あたりの緩衝能は低下する。同じ比ならpHは近くても、同じ体積に含まれる成分量が1/10になるため。
参考資料・次に読む資料
- IUPAC Gold Book: pH水素イオン活量によるpHの定義。
- OpenStax: Chemistry 2e原子・結合・反応量・平衡・速度論・分析などの体系的学習資料。
資料確認日：2026-10-12。