pH-Wert des Puffers berechnen (Pufferlösung in Chemie)

Beschäftigt man sich etwas mit Säuren, Basen und dem pH-Wert, so ist oftmals auch von sogenannten Pufferreaktionen die Rede. Bei diesen Reaktionen handelt es sich im Grunde um ein einfaches Reaktionskonzept.

Was macht ein Puffer in der Chemie?

Aus unserem alltäglichen Leben wissen wir, dass Puffer immer dazu dienen, eine Änderung oder ein Ereignis „abzufedern“, sodass die Auswirkung dieser Änderung geringer ausfällt, als dies ohne den Puffer der Fall wäre. Tritt bei einer solchen Pufferlösung eine Änderung des pH-Wertes auf, fällt diese geringer aus, als es in den meisten ungepufferten Systemen der Fall wäre. Dies funktioniert, da die Pufferlösung die Eigenschaft hat sowohl als auch Ionen neutralisieren zu können. Dies bedeutet, dass die Pufferlösung in der Lage ist eine Säure (zur Neutralisation einer Base) und eine Base (zur Neutralisation einer Säure) zu bilden.

Ein solcher Puffer ist meistens ein Stoffgemisch aus einem schwachen konjugierten Säure-Base-Paar. Man findet solche Puffersysteme überall dort, wo eine pH-Wertänderung minimal ausfallen sollte. So ist beispielsweise das Blut ein sehr ausgereiftes Puffersystem.

pH-Wert des Puffers berechnen

Wir wissen jetzt bereits, dass ein Puffersystem die Änderung des pH-Werts vermindert. Wie können wir nun den pH-Wert einer solchen Pufferlösung berechnen?

Hierzu empfiehlt sich die Verwendung der Henderson-Hasselbalch-Gleichung.

Diese lautet:

c() entspricht hierbei der Konzentration.

Betrachten wir hierzu ein Beispiel, und zwar ein Puffersystem aus Essigsäure und Acetat .

Unsere Aufgabe ist es nun, den pH-Wert dieses Puffersystems zu berechnen. Gehen wir bei diesem Beispiel davon aus, dass wir 0.4 mol/l Essigsäure und 0.2 mol/l Acetat-Ionen für diese Pufferlösung verwenden.

Wichtig ist, dass die Acetat-Ionen für gewöhnlich in einer Verbindung auftreten, d.h. dass noch ein weiteres Atom an diesem Acetat-Ion zu finden ist. Dieses geht jedoch nicht in die Berechnung mit ein, da es nicht ausschlaggebend für den pH-Wert des Puffersystems ist. Zudem haben wir noch einen – Wert von 4,75 gegeben. Die Henderson-Hasselbalch-Gleichung lautet:

Setzten wir die gegebenen Werte ein erhalten wir:

Für den pH-Wert erhalten wir dann gerundet 4,45.