Säure-Basen-Puffersysteme
Puffersysteme sind Lösungen, die den pH-Wert weitgehend konstant halten, selbst wenn Säuren oder Basen hinzugefügt werden. Ein häufig verwendetes Beispiel für den schwach sauren Bereich pH<7 ist eine Lösung aus Essigsäure und Natriumacetat.
Die Pufferwirkung lässt sich am Beispiel des Essigsäure/Acetat-Puffers demonstrieren:
- Bei Zugabe von Salzsäure fangen Acetat-Ionen die Hydronium-Ionen ab und bilden Essigsäure-Moleküle.
- Bei Zugabe von Natronlauge reagieren Hydroxid-Ionen mit Essigsäure-Molekülen.
In beiden Fällen ändert sich das Stoffmengenverhältnis, aber der pH-Wert bleibt nahezu konstant.
Definition: Pufferlösungen enthalten mittelstarke oder schwache Säuren und die zugehörige Base in etwa gleicher Konzentration.
Die Henderson-Hasselbalch-Gleichung ist fundamental für das Verständnis von Puffersystemen:
pH = pKs + logc(A− / cHA)
Dabei ist:
- pKs: negativer dekadischer Logarithmus der Säurekonstante
- cA−: Konzentration der konjugierten Base
- cHA: Konzentration der schwachen Säure
Highlight: Der Pufferbereich liegt typischerweise bei pH = pKs ± 1.
Die Titrationskurve eines Puffers zeigt einen charakteristischen flachen Bereich um den Halbäquivalenzpunkt, wo pH = pKs gilt.
Example: Für einen Essigsäure/Acetat-Puffer mit pKs = 4,75 liegt der effektive Pufferbereich zwischen pH 3,75 und 5,75.