緩衝液
緩衝液は溶液中で次の化学平衡状態にある。
HA ↽ − − ⇀ H + + A − {\displaystyle {\ce {HA<=>{H^{+}}+A^{-}}}}
強酸を弱酸とその共役塩基の混合物に加えた際、ルシャトリエの原理によって平衡が左に傾き、強酸の水素イオンの一部は弱酸イオンのプロトン化に使われる。そのため、強酸を水に加えた時よりも水素イオンの増加量は小さくなる。同様に、強塩基を加えた場合も水酸化物イオンの一部は弱酸の脱プロトン化に使われ、水酸化物イオンの増加量は小さくなる。この現象は pKa = 4.7 の弱酸の滴定実験によって説明できる。HA の濃度と A の濃度が等しい pH 4.7 付近の緩衝領域では pH の変化は相対的に遅くなる。滴下した水酸化物イオンの大半は下記反応に消費されるため、水素イオン濃度の減少量は小さくなる。
OH − + HA ⟶ H 2 O + A − {\displaystyle {\ce {{OH^{-}}+HA->{H2O}+A^{-}}}}
その結果、pHを増加させる中和反応に消費される水酸化物イオンはごくわずかとなる。
OH − + H + ⟶ H 2 O {\displaystyle {\ce {{OH^{-}}+{H^{+}}->H2O}}}
95%以上の弱酸が脱プロトン化すると、滴下した水酸化物イオンのほとんどが中和反応に使われるため、急激にpHが増加する。