血液のpHは7.35～7.45の範囲に保たれています。この範囲を超えると、酵素の働きが停止し、細胞が死滅します。体は緩衝液によってpHを安定させています。緩衝液とは、酸や塩基が加えられた際にpHの変化を抑制する溶液のことです。通常、弱酸とその共役塩基、または弱塩基とその共役酸から構成されます。この組み合わせが添加された水素イオンや水酸化物イオンを吸収し、pHの大きな変動を防ぎます。

血液中で最も重要な緩衝系は、炭酸-重炭酸系です。二酸化炭素は水に溶けて炭酸を形成し、炭酸は重炭酸イオンと水素イオンに解離します。酸が加えられると、重炭酸イオンがそれを中和します。塩基が加えられると、炭酸がそれを中和します。肺と腎臓はこれらの成分を調節し、比率を一定に保ちます。ヘンダーソン・ハッセルバルヒの式は、pH、酸解離定数、および酸と塩基の濃度の関係を表しています。

緩衝液は、実験室、医療、産業分野で広く使用されています。生化学分析において酵素の活性を維持したり、静脈内投与液中の薬剤を安定化させたり、発酵や食品加工におけるpHを調整したりします。また、化粧品、洗浄剤、水処理にも用いられています。優れた緩衝液は、目的とするpHに近いpKa値と、変化に抵抗する高い濃度を備えています。

緩衝能とは、緩衝液がpHを大きく変化させる前に吸収できる酸または塩基の量を指します。これは緩衝液成分の濃度とその比率によって決まります。緩衝液は、pHがそのpKaから1単位以内の範囲にあるときに最も効果的に機能します。