Pufferlösungen und das Henderson-Hasselbalch-Prinzip
Ein Puffersystem ist ein faszinierendes chemisches Konzept, das für die Aufrechterhaltung eines stabilen pH-Werts in Lösungen verantwortlich ist. Diese Systeme bestehen aus einer schwachen Säure und ihrer korrespondierenden Base oder umgekehrt, wobei das optimale Mischungsverhältnis bei 1:1 liegt.
Definition: Eine Pufferlösung ist ein System, das seinen pH-Wert auch bei Zugabe von Säuren oder Basen weitgehend konstant hält. Dies geschieht durch das Zusammenspiel einer schwachen Säure mit ihrer korrespondierenden Base.
Das Le Chatelier Prinzip spielt bei der Funktionsweise von Pufferlösungen eine zentrale Rolle. Bei Zugabe von Säuren H3O+−Ionen verschiebt sich das Gleichgewicht nach dem Prinzip von Le Chatelier in Richtung der Edukte, wodurch die zusätzlichen Oxoniumionen abgefangen werden. Bei Zugabe von Basen OH−−Ionen verschiebt sich das Gleichgewicht in die entgegengesetzte Richtung, um die Oxoniumionenkonzentration aufrechtzuerhalten.
Beispiel: Ein wichtiges Puffersystem im menschlichen Körper ist das Hydrogencarbonat-System H2CO3/HCO3−. Dieses System hält den pH-Wert des Blutes konstant bei etwa 7,4.
Die Henderson-Hasselbalch-Gleichung beschreibt mathematisch das Verhalten von Pufferlösungen. Sie lautet: pH = pKs + logc(A−/cHA). Diese Formel ermöglicht die Berechnung des pH-Werts einer Pufferlösung aus dem pKs-Wert der schwachen Säure und dem Konzentrationsverhältnis von Base zu Säure.