Der pH-Wert bleibt bei Pufferl\u00f6sungen also relativ stabil. Das bedeutet, die Wirkung der S\u00e4uren bzw. Basen wird durch den Puffer geschw\u00e4cht. Damit ein Puffer den pH-Wert konstant halten kann, muss er also selbst mit den S\u00e4uren bzw. Basen reagieren.
\nSchauen wir uns den Essigs\u00e4ure-Acetat-Puffer mal genauer an. Hier werden Essigs\u00e4ure (CH3COOH) und ihre konjugierte Base, das Acetat (CH3COO\u2212) im Verh\u00e4ltnis 1:1 zusammengemischt. Hier k\u00f6nnen wir auch die Reaktionsgleichung des Protolysegleichgewichts aufstellen:
\n![\"Puffer\"](\"https:\/\/www.studyhelp.de\/online-lernen\/wp-content\/uploads\/2018\/10\/Puffer.jpg\")
<\/p>\n
Mit dieser Gleichung und dem Wissen \u00fcber Gleichgewichtsreaktionen und die Verschiebung des Gleichgewichts k\u00f6nnen wir nun die Pufferwirkung erkl\u00e4ren:<\/p>\n
1. Zugabe von S\u00e4uren<\/strong> 2. Zugabe von Basen<\/strong> Die Hydroxidionen werden durch die Essigs\u00e4ure fast vollst\u00e4ndig abgebaut und reagieren daher nicht mit den H3O+-Ionen. Daher \u00e4ndert sich diese Konzentration quasi nicht und daher auch der pH-Wert nicht.<\/p>\n Betrachten wir nun die beiden pH-Wert-\u00c4nderungen von einer L\u00f6sung ohne Puffer und einer L\u00f6sung mit Puffer bei Zugabe von S\u00e4uren und Basen. Hier k\u00f6nnen wir ganz deutlich sehen, dass der pH-Wert mit einem Puffer sehr viel l\u00e4nger in einem \u00e4hnlichen pH-Wert-Bereich gehalten wird und nicht, wie bei der L\u00f6sung ohne Puffer, ein extremer pH-Wert-Sprung zu beobachten ist. In dem Bereich, in dem die pH-Wert-Kurve nur leicht ansteigt, liegt der sogenannte Pufferbereich des Puffers. Dieser Bereich ist f\u00fcr jeden Puffer unterschiedlich.<\/p>\n Aber wozu ist das Ganze jetzt eigentlich gut?<\/p>\n Puffer finden wir nicht nur im Labor, sondern vor allem auch bei Lebewesen. Die verschiedenen Enzyme und Proteine in unserem K\u00f6rper sind nur bei bestimmten pH-Werten funktionsf\u00e4hig. Da wir aber beim Essen und Trinken sowohl S\u00e4uren als auch Basen zu uns nehmen, w\u00fcrde sich der pH-Wert drastisch \u00e4ndern und die Enzyme und Proteine w\u00e4ren nicht weiter funktionsf\u00e4hig, was zum Tod f\u00fchren w\u00fcrde. Daher befinden sich in unserem K\u00f6rper Puffer, die den pH-Wert zwischen 7,3 und 7,45 halten. Bei pH-Werten unter 6,8 oder \u00fcber 8,0 w\u00fcrden wir sterben.<\/p>\n Jetzt wissen wir, was Puffer sind, wie sie funktionieren und wieso sie so wichtig sind. Dar\u00fcber hinaus ist es von gro\u00dfer Wichtigkeit, dass wir pH-Werte in Puffersystemen berechnen k\u00f6nnen. Auch hier gibt es eine Formel, die uns weiterhilft.<\/p>\n Henderson-Hasselbach-Gleichung<\/strong> Hier m\u00fcssen wir unbedingt darauf achten, dass sich alle Werte der HendersonHasselbach-Gleichung auf den Puffer beziehen: Es werden also der pKS-Wert der S\u00e4ure im Puffer, die Konzentration der S\u00e4ure im Puffer und die Konzentration der konjugierten Basen im Puffer eingesetzt.<\/p>\n Beispiel:<\/strong> Betrachten wir einen Essigs\u00e4ure-Acetat-Puffer, welcher aus 1 mol Essigs\u00e4ure, 1 mol Natriumacetat und 1 L Wasser hergestellt wird. Berechnen wir nun den pH-Wert der Pufferl\u00f6sung.<\/p>\n Wir ben\u00f6tigen den pKS-Wert der Essigs\u00e4ure und die Konzentrationen von Essigs\u00e4ure und dem Acetat. Da hier die Stoffmengen gegeben sind, m\u00fcssen wir zun\u00e4chst die Konzentrationen berechnen: Der pKS-Wert der Essigs\u00e4ure liegt bei pKS = 4,76. Setzen wir nun diese Werte in die Henderson-Hasselbach-Gleichung ein:<\/p>\n \\begin{align*} Jetzt geben wir 0,1 mol Salzs\u00e4ure hinzu und wollen den neuen pH-Wert berechnen. Wenn wir 0,1 mol Salzs\u00e4ure hinzugeben, entstehen ca. 0,1 mol H3O+, daSalzs\u00e4ure eine sehr starke S\u00e4ure ist und daher quasi vollst\u00e4ndig dissoziiert. Jetzt schauen wir uns die Wirkung des Puffers bei der S\u00e4urezugabe genauer an:<\/p>\n Durch die Zugabe der S\u00e4ure entstehen Oxoniumionen, welche mit dem Acetat reagieren. F\u00fcr ein Oxoniumion wird ein Acetat-Ion verbraucht. Daher werden durch die Zugabe von 0,1 mol Salzs\u00e4ure 0,1 mol Acetat zur Reaktion gebracht. So entstehen 0,1 mol Essigs\u00e4ure.<\/p>\n Nachdem der Puffer die Oxoniumionen also abgefangen hat, bleiben von den 1 mol Acetat noch 0,9 mol \u00fcbrig und von der Essigs\u00e4ure noch 1,1 mol. Mit den neuen Stoffmengen k\u00f6nnen wir die neuen Konzentrationen ausrechnen<\/p>\n , welche wir dann in die Henderson-Hasselbach-Gleichung einsetzen k\u00f6nnen, um den pH-Wert zu berechnen:<\/p>\n \\begin{align*} Ein Puffer ist ein Stoffgemisch, welches seinen pH-Wert bei Zugabe von S\u00e4uren oder Basen deutlich weniger \u00e4ndert als in ungepufferten Systemen. Puffer sind oft Stoffgemische aus schwachen S\u00e4uren und ihrer konjugierten Base oder aus schwachen Basen mit ihrer konjugierten S\u00e4ure. Vergleichen wir die pH-Wert-\u00c4nderung von einem Liter Wasser, wenn 0,1 mol Salzs\u00e4ure hinzugegeben werden und […]<\/p>\n","protected":false},"author":3,"featured_media":0,"parent":9325,"menu_order":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","template":"","meta":[],"categories":[54],"tags":[],"yoast_head":"\n
\nGeben wir zu der Pufferl\u00f6sung eine S\u00e4ure hinzu, entstehen mehr H3O+-Ionen. Das hei\u00dft, die Konzentration auf der rechten Seite wird erh\u00f6ht und durch das Prinzip von Le Chatelier wird dadurch das Gleichgewicht auf die linke Seite verschoben und die R\u00fcckreaktion l\u00e4uft verst\u00e4rkt ab.<\/p>\n![\"Zugabe](\"https:\/\/www.studyhelp.de\/online-lernen\/wp-content\/uploads\/2018\/10\/Zugabe-von-S\u00e4uren-Puffer.jpg\")
\nDie zus\u00e4tzlichen Oxoniumionen werden abgebaut und die Konzentration \u00e4ndert sich kaum. Wenn die Konzentration der Oxoniumionen sich nur kaum ver\u00e4ndert, ver\u00e4ndert sich auch der pH-Wert nur kaum.<\/p>\n
\nGeben wir zu der Pufferl\u00f6sung eine Base hinzu, entstehen mehr OH-Ionen. Diese reagieren mit der Essigs\u00e4ure.
\n![\"Zugabe](\"https:\/\/www.studyhelp.de\/online-lernen\/wp-content\/uploads\/2018\/10\/Zugabe-von-Basen-Puffer.jpg\")
<\/p>\n![\"Titrationskurve\"](\"https:\/\/www.studyhelp.de\/online-lernen\/wp-content\/uploads\/2018\/10\/Titrationskurve.jpg\")
<\/p>\n
\n\\begin{align*}
\n\\text{pH }=\\text{p}K_\\text{S} + \\lg \\left( \\frac{c({A^{-}})}{c({HA})} \\right)
\n\\end{align*}<\/p>\n<\/div>\n
\n\\begin{align*}
\nc({CH_3COOH}) &= \\frac{n({CH_3COOH})}{V({CH_3COOH})} = \\frac{1 \\ {mol}}{1 \\ {L}} = 1 \\ \\frac{ {mol}}{{L}} \\\\
\nc({CH_3COO^{-}}) &= \\frac{n({CH_3COO^{-}})}{V({CH_3COO^{-}})} = \\frac{1 \\ {mol}}{1 \\ {L}} = 1 \\ \\frac{{mol}}{{L}}
\n\\end{align*}<\/p>\n
\n\\text{pH }= 4{,}76 + \\lg \\left( \\frac{1 \\ \\frac{{mol}}{{L}}}{1 \\ \\frac{{mol}}{{L}}} \\right) = 4{,}76 + \\lg(1) =4{,}76
\n\\end{align*}<\/p>\n![\"Entstehung](\"https:\/\/www.studyhelp.de\/online-lernen\/wp-content\/uploads\/2018\/10\/Entstehung-Essigs\u00e4ure.jpg\")
<\/p>\n![\"Ausrechnen](\"https:\/\/www.studyhelp.de\/online-lernen\/wp-content\/uploads\/2018\/10\/Ausrechnen-der-Konzentration.jpg\")
<\/p>\n
\n\\text{pH } = 4{,}76 + \\lg \\left( \\frac{0{,}9 \\ \\frac{{mol}}{{L}}}{1{,}1 \\ \\frac{{mol}}{{L}}} \\right) = 4{,}67
\n\\end{align*}<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"