Le sang maintient un pH compris entre 7,35 et 7,45. En dehors de cette plage, les enzymes cessent de fonctionner et les cellules meurent. L'organisme maintient ce pH stable grâce à des solutions tampons. Une solution tampon est une solution qui résiste aux variations de pH lors de l'ajout d'acides ou de bases. Elle est généralement composée d'un acide faible et de sa base conjuguée, ou d'une base faible et de son acide conjugué. Ce couple absorbe les ions hydrogène ou hydroxyde ajoutés, empêchant ainsi d'importantes variations de pH.

Le système tampon le plus important du sang est le système acide carbonique-bicarbonate. Le dioxyde de carbone se dissout dans l'eau pour former de l'acide carbonique, qui se dissocie en bicarbonate et en ions hydrogène. En présence d'acide, le bicarbonate le neutralise. En présence de base, l'acide carbonique la neutralise. Les poumons et les reins régulent les concentrations de ces composants, maintenant ainsi un rapport constant. L'équation de Henderson-Hasselbalch décrit la relation entre le pH, la constante de dissociation acide et les concentrations d'acide et de base.

Les solutions tampons sont utilisées en laboratoire, en médecine et dans l'industrie. Elles permettent de maintenir l'activité des enzymes lors des analyses biochimiques, de stabiliser les médicaments dans les solutions intraveineuses et de contrôler le pH lors de la fermentation et de la transformation des aliments. Elles sont également utilisées dans les cosmétiques, les produits de nettoyage et le traitement de l'eau. Une bonne solution tampon possède un pKa proche du pH souhaité et une concentration élevée pour résister aux variations de pH.

Le pouvoir tampon correspond à la quantité d'acide ou de base qu'une solution tampon peut absorber avant que le pH ne varie significativement. Il dépend de la concentration des composants de la solution tampon et de leurs proportions. Une solution tampon est plus efficace lorsque le pH se situe à moins d'une unité de son pKa.