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:

1. Bei Zugabe von Salzsäure fangen Acetat-Ionen die Hydronium-Ionen ab und bilden Essigsäure-Moleküle.
2. 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 + log(c(A-) / c(HA))

Dabei ist:

• pKs: negativer dekadischer Logarithmus der Säurekonstante
• c(A-): Konzentration der konjugierten Base
• c(HA): 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.