완충 용액( buffer solution)

완충작용(buffer action)이란  용액에 산 또는 염기를 가한 경우에 일어나는 수소이온농도의 변화를 작게 하는 작용 으로 일반적으로 약산 (또는 염기)과 그들 염과의 혼합용액은 완충작용이 크고 산(또는 염기)과 염과의 분자비가 1일 때 완충작용이 극대가 된다.
예를 들면

[CH₃COOH + CH₃COOK]의 완충용액일 경우,
CH₃COOH  →   CH₃COO^- + H⁺  (약하게 전리 - 약산)......(1)
CH₃COOK  →  CH₃COO^- + K⁺  (강하게 전리 - 강염).......(2)

                              ( [CH₃COO^-][H⁺]   
1)식에 있어서 Ka =  ----------------- 가 성립되며
                                  [CH₃COOH]

한편 CH3COOK에 있어서 거의 완전히 해리하므로 CH₃COO-농도는 거의 CH₃COOK의 농도에  가깝게 된다.

                      [CH₃COOK][H⁺]    
따라서  Ka =  ------------------..............................(3)
                          [CH₃COOH] 

(3)식을 이항시켜 정리하면

             Ka  x  [CH₃COOH]
[H+] =  ---------------------   ..............................(4)
               [CH₃COOK]

(4)식의 양변에  -log를 취하면

                                      log [CH₃COOH]  
- log [H+] =  - log Ka  -  -----------------
                                        [CH₃COOK]   

                                   [염]
∴ pH = - log Ka  -  log -----    ...................(완충방정식)
                                   [산]