Buffer adalah sistem encer yang menahan perubahan pH ketika sejumlah kecil asam atau basa ditambahkan dan terdiri dari asam lemah dan basa konjugatnya. Buffer menjaga pH larutan tetap konstan dengan menyerap proton yang dilepaskan selama reaksi atau dengan melepaskan proton ketika dikonsumsi oleh reaksi. Penemuan bahwa larutan asam atau basa lemah yang dinetralkan sebagian tahan terhadap perubahan pH, ketika sejumlah kecil asam kuat atau basa ditambahkan, mengarah pada konsep 'buffer'.

Basa konjugat adalah asam yang telah kehilangan proton.
HA  ↔  H⁺ + A^-
Proton asam  ↔  + basa konjugat

Asam konjugat adalah basa yang telah mendapatkan proton.
A + H ⁺  ↔  H ⁺ A
Basa + proton  ↔ Asam konjugat

Keseimbangan antara bentuk terdisosiasi dan tidak terdisosiasi pun terbentuk.
Misalnya, asam asetat lemah sebagian terdisosiasi dalam air yang menghasilkan ion asetat:
CH₃COOH  ↔  H⁺ + CH₃COO^-
Asam asetat yang tidak terdisosiasi, ion hidrogen, dan ion terdisosiasi terdapat dalam kesetimbangan dalam larutan.

Natrium asetat juga terdisosiasi dalam air untuk menghasilkan ion asetat yang sama:
CH₃COONa  ↔  Na⁺ + CH₃COO^-
Natrium asetat yang tidak terdisosiasi dan ion natrium dan asetat ada dalam kesetimbangan dalam larutan.

Oleh karena itu, larutan encer dari campuran asam asetat dan natrium asetat dapat menyerap ion H⁺ dari penambahan asam melalui penggabungan ion hidrogen dengan basa asetat untuk menghasilkan asam asetat. Selanjutnya, ketika ion OH^- dimasukkan ke dalam larutan melalui penambahan alkali, mereka bergabung dengan molekul asam (H⁺) untuk menghasilkan air. Dengan cara ini, saat sistem mencoba untuk mengembalikan keseimbangan, larutan menolak perubahan nilai pH. Beginilah cara kerja larutan buffer.

Apakah yang terjadi setelah menambahkan asam ke buffer?

Ketika beberapa asam kuat (lebih banyak H+) ditambahkan ke campuran kesetimbangan asam lemah dan basa konjugatnya, kesetimbangan bergeser ke kiri, sesuai dengan prinsip Le Chatelier.

Apakah yang terjadi setelah menambahkan basis ke buffer?

Demikian pula, jika basa kuat ditambahkan ke dalam campuran, konsentrasi ion hidrogen menurun kurang dari jumlah yang diharapkan untuk jumlah basa yang ditambahkan. Hal ini karena reaksi bergeser ke kanan untuk mengakomodasi hilangnya H⁺ dalam reaksi dengan basa.

Larutan buffer yang terdiri dari asam lemah dan basa konjugatnya dikenal sebagai buffer asam dan memiliki pH < 7. Buffer yang terbuat dengan asam asetat (asam lemah) dan natrium asetat (basa konjugat) adalah buffer asam dan memiliki pH sekitar 4,75.
Larutan buffer yang terdiri dari basa lemah dan asam konjugatnya dikenal sebagai buffer basa dan memiliki pH > 7. Contoh buffer basa adalah larutan encer amonium hidroksida (basa lemah) dan amonium klorida (asam konjugat) yang memiliki pH 9,25.

Larutan buffer bekerja paling baik ketika pH-nya mirip dengan sistem atau larutan yang sedang diselidiki. Dalam studi enzim di biologi manusia, diperlukan sistem yang sesuai dengan pH darah, yaitu 7,35 hingga 7,45. Jika tidak, enzim tidak akan berfungsi dengan benar. Jika sistem buffer memiliki pH di luar kisaran yang diinginkan, hal ini juga akan berdampak negatif pada analisis.

Oleh karena itu Anda perlu untuk dapat mempersiapkan larutan buffer dengan pH tertentu. Hal ini dapat dilakukan dengan berbagai cara:

• Penyesuaian pH
  Asam kristalin atau basa pertama kali dilarutkan dalam volume air yang setara dengan sekitar 60-70% dari volume larutan buffer akhir yang dibutuhkan. pH diuji dan kemudian disesuaikan. Jika asam kristalin digunakan, pH disesuaikan menggunakan basa yang tidak akan menghasilkan ion yang dapat mengganggu sistem yang diselidiki. Jika basa kristalin digunakan, pH disesuaikan menggunakan asam yang sesuai. Setelah pH yang diinginkan tercapai, volume larutan buffer dapat diisi dengan air untuk mendapatkan volume yang dibutuhkan.
  
  
• Mencampur larutan asam dan basa
  Dalam metode ini, larutan asam atau basa dicampur dengan larutan garam terkait. Konsentrasi larutan sumber harus sama dengan larutan buffer yang diperlukan. Larutan dapat dicampur dalam rasio yang bervariasi untuk mencapai nilai pH yang berbeda dalam larutan buffer akhir. Sebagai alternatif, pH dapat dipantau sambil menambahkan satu larutan ke larutan lainnya.
  
  
• Menggunakan persamaan Henderson-Hasselbach
  Persamaan Henderson-Hasselbach dapat digunakan untuk memperkirakan pH larutan buffer menggunakan konstanta disosiasi, pK_a. Ketika asam lemah (HA) berada dalam larutan dan disosiasi menjadi ion hidrogen (H⁺) dan basa konjugatnya (A^-) berada dalam kesetimbangan, konstanta disosiasi adalah ukuran kekuatan asam pada titik kesetimbangan ini. Persamaan Henderson-Hasselbach adalah sebagai berikut: 



Dengan pKa sebagai konstanta disosiasi dari asam lemah
[A-] adalah konsentrasi basa konjugat pada kesetimbangan
[HA] adalah konsentrasi asam pada kesetimbangan.

Dalam kasus ketika konsentrasi pada kesetimbangan basa konjugat dan asam sama, pH menjadi sama dengan konstanta disosiasi. Pada titik ini, larutan buffer memberikan kemampuan buffering maksimum.

Persamaan Henderson-Hasselbach juga digunakan untuk menentukan konstanta disosiasi asam lemah melalui pengukuran langsung pH.

Larutan buffer universal terdiri dari kombinasi beberapa pasangan asam-basa. Hal ini memungkinkan buffer universal untuk mempertahankan nilai pH larutan di rentang yang lebih luas dan oleh karena itu dapat digunakan di lebih banyak aplikasi.

• Membuat SOP persiapan buffer
  Sebaiknya dokumentasikan proses persiapan buffer dan pastikan bahwa semua orang mengikuti prosedur yang sama untuk memastikan konsistensi dan reproduktifitas. SOP harus mencakup detail material yang digunakan dan langkah-langkah yang tepat tentang kapan dan bagaimana menambahkan komponen dan mengukur pH. SOP juga dapat mencakup banyak poin yang disebutkan di bawah ini.
  
  
• Kenakan pakaian pelindung
  Alat pelindung diri (APD) yang sesuai, misalnya kacamata dan pakaian pelindung harus dipakai, terutama saat bekerja dengan asam kuat atau basa.
  
  
• Periksalah kontaminasi mikroba (terutama dalam aplikasi biologis)
  Sebelum menggunakan buffer apa pun, periksalah wadah untuk kontaminasi mikroba. Larutan buffer dengan pH mendekati netral sangat rentan terhadap kontaminasi. Anda mungkin melihat kekeruhan pada larutan atau kontaminan yang telah mengendap di bagian dasar.
  
  
• Gunakan pH meter Anda dengan benar
  Pengukur pH Anda harus dikalibrasi dan dirawat secara teratur untuk memastikan pengukuran pH yang akurat. Elektrode harus disiapkan dengan benar sebelum digunakan dan larutan buffer yang cukup harus digunakan untuk memastikan bahwa elektrode junction terendam dengan benar. Pastikan untuk menunggu nilai pH yang stabil sebelum melakukan pembacaan dan bilaslah elektrode dengan air distilasi setelahnya. Pastikan untuk menggunakan pengukur pH Anda pada suhu sekitar atau gunakan elektrode dengan probe suhu terintegrasi.
  
  
• Perhatikan suhu
  Jumlah disosiasi dapat bervariasi dengan suhu. Oleh karena itu, larutan buffer Anda harus disiapkan pada suhu yang sama di mana Anda akan melakukan analisis. Pastikan juga bahwa suhu di mana Anda melakukan kalibrasi elektrode sama dengan suhu yang Anda ukur.
  
  
• Waspadai konsentrasi
  Sudah menjadi praktik umum untuk mengencerkan larutan buffer stok ke konsentrasi yang diperlukan untuk digunakan dalam analisis. Namun, mengubah konsentrasi dapat memengaruhi jumlah disosiasi. pH adalah ukuran ion hidrogen (H⁺), sehingga perubahan disosiasi dapat menyebabkan perubahan pH. Setelah pengenceran, pH harus diperiksa kembali sebelum menggunakan buffer.