Generelt når en syre (HA) løses i vann:
\(HA + H_2O \iff H_3O^+ + A^-\)
Enhver syre-basereaksjon kan skrives på formen
\(HA \; \iff \; H^+ + A^-\)
En buffer buffrer best ved pH rundt sin pKa-verdi(er). Kalles også pKs hvor s er syre, a-acid) En svak syre har høy affinitet til sitt proton (H+) og dissosierer bare delvis, mens en sterk syre har liten affinitet til sitt proton og dissosierer mer eller mindre fullstendig. Syrestyrken, om det er en sterk eller svak syre, bestemmes ut fra dissosiasjonskonstanten Ka, og ikke konsentrasjonen. Dissosiasjonskonstanten Ka (Ks) (syreioniseringskonstanten, syrekonstanten) er gitt ved:
\(K_ a= \displaystyle\frac{[H^+][A^-]}{[HA]}\)
Sterke syrer er fullstendig dissosiert og har stor verdi på syrekonstanten.
Ved å regne om dette uttrykket ved å føre inn negative logaritmer blir uttrykket Henderson-Hasselbalch-ligningen:
\(pH= \displaystyle pK_a + \log_{10}\frac{ [A^-]}{[HA]}\)
Når halvparten av molekylene er i dissosiert form er pH lik pKa-verdien. Istedet for H+ er det egentlig H3O+ det er tale om. Bronsted-Lowry teorien beskriver syrer som protondonorer (proton-avgiver) og baser som protonakseptorer (proton- mottaker). En buffer hindrer pH i å variere for mye når protoner frigjøres eler tas opp i en reaksjon. Enhver svak syre eller base kan virke som buffer. En buffer har størst bufferkapasitet nær pKa-verdien. Eksempler på buffersystemer er fosfatbuffer, acetatbuffer, og bikarbonatbuffer.
Bikarbonat buffersystemet
Bikarbonatbuffersystemet er svært viktig for å stabilisere pH i i planter og dyr. Hos dyr pH stabilisering i blod og tolvfingertarmen for å nøytralisere syren fra magesekken. . Når karbondioksid (CO2) blir løst i vann (H2O) dannes karbonsyre (H2CO3) som raskt dissosierer og danner hydrogenkarbonat (bikarbonat, HCO3-) og karbonat (CO32-). Mengden av de forskjellige formene kan vises i et Bjerrumdiagram. Karbonsyre er en svak syre og hydrogenkarbonat er en konjugert base.
\(CO_2 + H_2O \; \iff\; H_2CO_3\; \iff \; HCO_3 ^- + H^+\)
Cellulær respirasjon produserer CO2, som må bli skilt ut fra organismen.