Pufferreaktionen – Berechnung des pH-Wertes des Puffers

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 nun ein Puffer? 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 Latex formula als auch Latex formula 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 beispielsweiße das Blut ein sehr ausgereiftes Puffersystem.

Berechnung des pH-Wertes des Puffers

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:

Latex formula

c() entspricht hierbei der Konzentration.

Betrachten wir hierzu ein Beispiel, und zwar ein Puffersystem aus Essigsäure Latex formulaund Acetat Latex formula.
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 Latex formula– Wert von 4,75 gegeben. Die Henderson-Hasselbalch-Gleichung lautet:

Latex formula

Setzten wir die gegebenen Werte ein erhalten wir:

Latex formula

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

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