Pufferkapazität und Pufferbereich

Die Pufferkapazität ist ein Maß für die Fähigkeit eines Puffers, seinen pH-Wert bei Zugabe von Säuren oder Basen konstant zu halten. Sie steigt mit zunehmender Konzentration der Pufferkomponenten.

Definition: Die Pufferkapazität beschreibt, wie viel Säure oder Base zugegeben werden kann, bevor sich der pH-Wert signifikant ändert.

Die Pufferwirkung lässt sich graphisch in Titrationskurven darstellen. Der erste Abschnitt dieser Kurven, der die Pufferwirkung zeigt, wird als Pufferkurve oder Pufferdiagramm bezeichnet.

Highlight: Der Pufferbereich liegt typischerweise im pH-Bereich von pKs ± 1.

Ein Puffer ist am wirksamsten, wenn größere Mengen von Puffersäure und Pufferbase vorhanden sind. Dies ist im sogenannten Pufferbereich der Fall, der sich über einen pH-Bereich von pH = pKs ± 1 erstreckt. Für die Grenzen des Pufferbereichs gilt:

• Obere Grenze: n(Base) : n(Säure) = 10:1
• Untere Grenze: n(Base) : n(Säure) = 1:10

Example: Für einen Essigsäure-Acetat-Puffer mit einem pKs-Wert von 4,76 würde der effektive Pufferbereich von pH 3,76 bis 5,76 reichen.

Die Titrationskurve einer schwachen Säure wie Essigsäure im Vergleich zu einer starken Säure wie Salzsäure veranschaulicht deutlich den Puffereffekt. Während der pH-Wert bei der Salzsäure schnell ansteigt, zeigt die Essigsäurekurve einen flacheren Verlauf im Pufferbereich.

Vocabulary: Titration ist ein Verfahren zur quantitativen Analyse, bei dem eine Lösung bekannter Konzentration (Titrant) zu einer Probe hinzugegeben wird, um den Gehalt einer bestimmten Substanz zu bestimmen.

Die Pufferkapazität berechnen zu können, ist wichtig für viele Anwendungen in der Chemie und Biochemie. Sie hängt nicht nur von der Konzentration der Pufferkomponenten ab, sondern auch vom gewählten pH-Wert innerhalb des Pufferbereichs.