Eine Pufferlösung kann trotz der Zugabe von Säuren oder Basen den pH-Wert weitgehend konstant halten.Sie bestehen aus einer schwachen Säure und dem dazugehörigen Salz. Die Pufferlösungen können bei einem Säurezusatz und bei einem Basezusatz wirken.
Gibt man einer solchen Pufferlösung eine starke Säure hinzu, so reagiert diese mit den hauptsächlich aus dem Salz vorhandenen CH3COO- Ionen zu CH3COOH. Der pH-Wert bleibt nahezu gleich und verschiebt sich erst, wenn das Salz komplett verbraucht ist.
Gibt man eine starke Base hinzu, dann ziehen die OH- Ionen aus CH3COOH ein Proton heraus oder finden es schon in der Lösung vor und reagieren mit diesem zu Wasser. Der pH-Wert bleibt nahezu gleich, bis alle CH3COOH- Moleküle verbraucht sind.
Wie viel Säure oder Base ohne Änderung des pH-Werts aufgenommen werden kann, hängt von der Menge der gelösten Puffersubstanzen ab. Dieses Verhalten nennt man die Pufferkapazität der gelösten Pufferlösung. Je nach Konzentration der Pufferlösung steigt die Pufferkapazität.
Phosphatpuffer
Möchte man einen neutralen pH-Wert erhalten, so muss man den Phosphatpuffer benutzen. Dieser erhält eine gleiche Konzentration an Dihydrogenphosphat-Ionen und Hydrogenphosphat-Ionen.
Blutpuffer
Unsere Körperflüssigkeiten, wie unser Blut ist gepuffert. Der pH-Wert in unserem Blut muss bei 7,4+- 0,5 liegen, damit unsere gesundheit gewährleistet ist. Denn ohne die Pufferung könnte der Verzehr einer Essiggurke zu schweren gesundheitlichen Problemen führen. Das Kohlensäure/Hydrogencarbonat-Gleichgewicht ist am Blutpuffer beteiligt.
Essigsäure/Acetat- Puffer. Enthält eine Lösung gleiche Stoffmengen an Essigsäure und Natriumacetat, so erhält man eine Pufferlösung mit dem pH- Wert 4,65: Ks=c(H3O+). c(Ac-)
c(H3O+>).c(Ac-)
Ks = --------------------- = 10-4,65 mol . l-1
cO(HAc
Mathematische Umformung
c(H3O+>).c(Ac-)
Ks = --------------------- . c(HAc) : c(Ac-)
cO(HAc
Mathematische Umformung
c(HAc)
c(H3O+>) = Ks . - lg
c(Ac-)
ph= -lg c(H3O+>)
c(Ac-)
ph= pKs +lg ----------
c(HAc)
pH= negativer dekadischer Logarithmus der Konzentration von H3O+>- Ionen
Aufgabe1:
Zu 990 ml Pufferlösung, die je 0,1 mol Essigsäure und Natriumacetat enthalten, werden 10 ml Salzlösung mit der Konzentration c(HCL)= 1mol·l-1) gegeben. Die zugefügte Stoffmenge an Hydronium- Ionen beträgt:
n(HCL) = c(HCl) · V(Salzsäure) = 0,01 mol
c(HAc)= Essigsäure c(Ac-)= Acetat
Essigsäure Acetat
= Base, der Akzeptor = Säure, der Donator
= 0,1 mol = 0,1 mol
= reagiert mit Salzsäure
= Acetat- Ionen verringern <-------- = es entsteht Essigsäure mit
sich mehr Molekülen
c(HAc)= Essigsäure c(Ac-)= Acetat
Essigsäure Acetat 0,1mol 0,1mol
+ HCL c= 1 mol/l(Stoffmenge)
Allgemeine Formel:
c= u/v ----> 1 mol/l · 0,01 l = 0,01 mol
Acetat + H+ ---------> Essigsäure
Beispiel: Zum besseren Verständnis
0- 0 Ö 0- 0 <-----Salzsäure Ö 0- <----Essigsäure Ö <------Acetat 0- Moleküle Ö 0- Ö = = = 0,1 mol 0,01 mol 0,1 mol
0,1+0,01= 0,11 0,1-0,01= 0,09
Das Acetat nimmt ein H+ Ion
von der Salzsäure auf und reagiert
wieder zu Essigsäure.
0- -dadurch werden die Essigsäure Ö
0- <------ Moleküle mehr Ö
0- -und Acetat-Ionen ------> Ö
0- weniger
0-
0-
0-
Daraus ging folgendes hervor:-1 c(HAc)= (0,1 + 0,01)mol . l-1= 0,11 mol . l c(Ac-)= (0,1-0,01)mol . l-1= 0,09 mol . l-1
Ergebnisse in die vorgegebene pH- Formel eingeben, d.H.
0,09 mol . l-1
pH= 4,65 + lg------------------ = 4,56 Beachtet die Umkehrung
0,11 mol . l-1
Aufgabe2
Fügt man 10 ml Natronlauge der Konzentration c(NaOH)= 1mol . l-1 hinzu, steigt der pH- Wert entsprechend auf 4,74. In einem Liter ungepufferter Lösung ergibt dieselbe Menge Salzsäure den pH- Wert 2 und der Laugenzusatz den pH- Wert 12.
Das bedeutet, dass man der Konzentration Natronlauge hinzufügt und diese mit der Essigsäure reagiert. Somit werden die Essigsäuremoleküle weniger und die Acetat- Ionen mehr.
c(HAc) + NaOH---------->c(Ac-) + H2O
Beispiel
0- Ö- <-----NaOH Ö 0- <----Essigsäure Ö <-----Acetat 0- Ö
Es entsteht:
0- -Ö- Ö Ö 0- Ö Ö