Eine Gibt man einer solchen 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 wie zum Beispiel CH, also H₃COOH und CHO<subsup>3+</subsup>COOHDie Pufferlösungen können bei einem Säurezusatz und bei einem Basezusatz wirken.Gibt man einer solchen Pufferlösung eine starke Säure -Ionen hinzu, so reagiert reagieren diese zunächst mit den hauptsächlich aus dem im Salz vorhandenen CH[[Acetat|H₃COOHC-COO^-]]- Ionen zu CHzur [[Essigsäure|H<supsub>3</supsub>C-COOH]]. Der [[pH-Wert ]] bleibt nahezu gleich und verschiebt sich erst, wenn das salz Salz komplett verbraucht istumgesetzt wurde. Gibt man eine starke Base hinzu, dann ziehen die OH^-- Ionen aus CHH₃C[[Carboxylgruppe|-COOH ]] 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 CH₃[[Carboxylgruppe|-COOH ]]-Moleküle verbraucht sind. Wie viel Säure oder Base ohne Änderung des [[pH-Wert]]s aufgenommen werden kann, hängt von der Menge der gelösten Puffersubstanzen ab. Dieses Verhalten nennt man die Pufferkapazität der gelösten Pufferlösung. Mit zunehmender [[Konzentration]] der Pufferlösung steigt also die Pufferkapazität. == Die wichtigsten Puffersysteme bzw. Pufferlösungen == ===Phosphatpuffer===Möchte man einen neutralen [[pH-Wert]] erhalten, so muss man den Phosphatpuffer benutzen. Dieser erhält eine gleiche Konzentration an [[Kaliumdihydrogenphosphat|Dihydrogenphosphat-Ionen]] H₂PO₄^- und [[Dinatriumhydrogenphosphat|Hydrogenphosphat-Ionen]] HPO₄^2-. ===Blutpuffer===Auch unser Blut ist pH-gepuffert, d. h. der Blut-[[pH-Wert]] muss bei 7,4&nbsp;&plusmn;&nbsp;0,05 liegen, damit unsere Gesundheit gewährleistet ist. Denn ohne die Pufferung könnte schon der Verzehr einer Essiggurke zu schweren gesundheitlichen Problemen führen. Das [[Kohlensäure]]/Hydrogencarbonat-Gleichgewicht ist am Blutpuffer beteiligt. === Essigsäure-Acetat-Puffer ==='''[[Essigsäure]]/[[Acetat]]-Puffer'''. Enthält eine Lösung gleiche [[Stoffmenge]]n an [[Essigsäure]] und [[Natriumacetat]], so erhält man eine Pufferlösung mit dem [[pH-Wert]] 4,75. Dieser Wert entspricht der [[Säurestärke]] und kann rechnerisch über die [[Puffersysteme#Puffergleichung_nach_Henderson-Hasselbalch|Puffergleichung (s. u.)]] vorhergesagt werden. === Pufferlösungen von pH 2 bis pH 13 herstellen ===* [[Pufferlösungen von pH 2 bis pH 13 herstellen|Beschreibung]]* [[pH-Wert einer Salzlösung]]=== Standardpuffer ===* Standardpuffer zur Eichung von [[pH-Meter|pH-Metern]], in: [[Chemie heute]], S. 417 == pH-Wert einer Pufferlösung ===== Puffergleichung nach Henderson-Hasselbalch ===Der [[pH-Wert]] einer Pufferlösung aus einer Säure und deren Salz hängt von der [[Säurestärke]] p''K''_S(Säure) und dem Verhältnis der [[Stoffmengenkonzentration]]en von Säure und deren Salz ab und kann mit der Puffergleichung nach Henderson-Hasselbalch errechnet werden:{||-|{{Bruch|ist==|Rand=0|ZL=|BL=pH|NL=|ZR=&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;''[[Stoffmengenkonzentration|c]]''(Salz)|BR=p''K''_S(Säure) + [[Logarithmus|log₁₀]] <b>&#x2500;&#x2500;&#x2500;&#x2500;&#x2500;&#x2500;</b>|NR=&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;''[[Stoffmengenkonzentration|c]]''(Säure)}}| || (Henderson-Hasselbalch-Gleichung)|} '''Beispiel [[Puffersysteme#Essigs.C3.A4ure-Acetat-Puffer|Essigsäure-Acetat-Puffer]]''' Gegeben: p''K''_S(Essigsäure) = 4,75; ''[[Stoffmengenkonzentration|c]]''([[Natriumacetat]]) = 0,1 mol/L; ; ''[[Stoffmengenkonzentration|c]]''([[Essigsäure]]) = 0,1 mol/L Gesucht: pH-Wert der Pufferlösung Durch Einsetzen in die Puffergleichung ergibt sich: pH = 4,75 + [[Logarithmus|log₁₀]](1) = 4,75 === Acetatpuffer bei Säurezugabe === Zu 990 mL Pufferlösung, die je 0,1 mol [[Essigsäure]] und [[Natriumacetat]] enthält, wird 10 mL Salzsäure mit der Konzentration ''c''([[HCl]]) = 1 mol/L hinzugegeben. Wie ändert sich der pH-Wert? Es gilt die Regel: Die starke Säure (hier: Salzsäure) verdrängt die schwächere (hier: Essigsäure) aus ihrem Salz. Folge: Die Essigsäurekonzentration steigt, die Acetatkonzentration sinkt. Um die neuen Konzentrationen und damit den neuen pH-Wert der Lösung zu berechnen, müssen die neuen Stoffmengen zum neuen Volumen (1.000 mL, also 1 L) ins Verhältnis gesetzt werden:* zunächst die zugefügte Stoffmenge der Säureteilchen berechnen, sie beträgt:<br />''[[Stoffmenge|n]]''([[HCl]]) = ''[[Stoffmengenkonzentration|c]]''([[HCl]]) '''&middot;''' ''V''([[Salzsäure]])<br />''[[Stoffmenge|n]]''([[HCl]]) = 1 mol/L{{*}}0,01 L<br />''[[Stoffmenge|n]]''([[HCl]]) = 0,01 mol* ''n''(Essigsäure) = 0,1mol + 0,01 mol = 0,11 mol * ''n''(Acetat) = 0,1mol - 0,01 mol = 0,09 mol Mit ''[[Volumen|V]]'' = 1 L ergeben sich damit als neue Stoffmengenkonzentrationen:* ''c''(Essigsäure)= (0,1 + 0,01)mol/L = 0,11 mol/L* ''c''(Acetat)= (0,1-0,01) mol/L = 0,09 mol/L Ergebnisse in die Puffergleichung einsetzen und neuen pH-Wert berechen: 0,09 mol{{*}}L pH = 4,75 + log₁₀ ------------- = 4,66 0,11 mol{{*}}L === Acetatpuffer bei Zugabe einer Base ===Fügt man der ursprünglichen Pufferlösung [[Natronlauge]] hinzu, reagiert diese mit der [[Essigsäure]]. Die Konzentration der Essigsäuremoleküle sinkt und die Konzentration der Acetat-Ionen nimmt zu. Gibt man 10 mL [[Natronlauge]] der Konzentration ''c''([[NaOH]]) = 1 mol '''&middot;''' L^-1 hinzu, steigt der [[pH-Wert]] entsprechend an, also auf pH 4,84. === pH-Wert-Sprung ohne Puffer ===Zum Vergleich: In einem Liter ungepufferter Lösung, also nur Essigsäure ohne das Salz, ergäbe die gleiche Menge [[Salzsäure]] den Abfall auf pH 2 und der Laugenzusatz den Sprung auf pH 12. {{cb|-|125, 417|212}} == Experimente ==* [[Pufferlösungen von pH 2 bis pH 13 herstellen]]{{Ex-ec|213|1|Puffersysteme: Essigsäure-Acetat-Puffer}}{{Ex-ch09|{{fb|162}}|1|Puffersysteme|Herstellung und Prüfung einer Pufferlösung}}{{Ex-ch09|{{fb|162}}|2|Puffersysteme|Pufferwirkung von Wasser}}{{Ex-ch|417|*|Standardpuffer zur Eichung von [[pH-Meter|pH-Metern]]: Herstellen der Lösung gemäß Tabelle}}{{www}}* Alwin Kratochwill: [http://kratochwill.lima-city.de/Uepc/UebPC5.pdf Übungsaufgaben mit Lösungen] sowie ein [http://kratochwill.lima-city.de/pufferScr.htm pH-Rechner für Pufferlösungen]* Puffertablette siehe [[Eriochromschwarz T]]* gebrauchsfertige [[Pufferlösung]]en Fa. Roth[[Kategorie:Chemie]]