Puffersysteme

Puffersysteme 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 wie zum Beispiel CH₃COOH und CH₃COOH 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 CH₃COOH- Ionen zu CH₃COOH. Der pH-Wert bleibt 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 gleich, bis alle CH₃COOH Moleküle verbraucht sind. Wie viel Menge an 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: K_s=c(H₃O⁺). c(Ac^-)

        c(H3O+>).c(Ac-) 
Ks   =   --------------------- = 10-4,65 mol . l-1
        cO(HAc

         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

Aufgabe'

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

     = 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

 0,1mol                                      0,1mol

+ HCL c= 1 mol/l(Stoffmenge)

Allgemeine Formel: c= <u>u ----> 1 mol/l . 0,01 l = 0,01 mol

   v

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

                        Salzsäure reagiert mit 
                        Essigsäuremolekülen:
0-                      -dadurch werden die                     Ö
0-             <------   Moleküle mehr                          Ö
0-                      -und Acetat-Ionen    ------>            Ö
0-                       weniger
0-
0-
0-

Daraus ging folgendes hervor:
c(HAc)= (0,1 + 0,01)mol . l-1= 0,11 mol . l-1
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
              0,11 mol . l-1

2 Aufgabe