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Ein Puffer in einer Lösung hält den pH-Wert stabil. Bei Zugabe einer Säure oder Base ändert sich der pH-Wert nur gering.
Erklärung
Ein Puffer besteht oft aus
- schwacher Säure mit konjugierter Base
oder
- schwacher Base mit konjugierter Säure
Diese konjugierten Säure-Basen-Paare stehen im Gleichgewicht zueinander.
Bei Zugabe von Säuren oder Basen werden die zugefügten Hydroxid-Ionen
Je nachdem welcher pH-Wert konstant gehalten werden soll, wählt man verschiedene Puffer. Der pKs-Wert des Puffers sollte ± 1 Einheit um den pH-Wert liegen.
Puffer | chemische Formeln (Säure/ konj. Base) | pKs-Wert |
|---|---|---|
Acetat-Puffer | 4,75 | |
Hydrogencarbonat-Puffer | 6,35 | |
Phosphat-Puffer | 7,21 | |
Ammoinak-Puffer | 9,25 |
Beispiel
Acetat-Puffer
Das Protolysegleichgewicht sieht so aus:
Bei Zugabe von Säure wird die Konzentration der H₃O⁺-Ionen erhöht. Dadurch verläuft verstärkt die Rückreaktion ab.
Die zugefügten H₃O⁺-Ionen reagieren mit den Acetat-Ionen zu Essigsäure und Wasser. Die Konzentration der H₃O⁺-Ionen nimmt daher wieder ab und wir erreichen eine Konzentration ähnlich wie vor Zugabe der Säure.
Bei Zugabe von einer Base wird die Konzentration von OH⁻-Ionen erhöht. Dadurch verläuft verstärkt die Hinreaktion ab.
Die zugefügten OH⁻-Ionen reagieren mit der Essigsäure zu Acetat-Ionen und Wasser. Die Konzentration der OH⁻-Ionen nimmt daher wieder ab und wir erreichen eine ähnliche Anfangskonzentration.
Anwendungsbeispiel
Blut
Im Blut befindet sich eine Mischung aus vier Puffersystemen. Zwei davon sind der Hydrogencarbonat-Puffer und der Phosphat-Puffer. Außerdem wirken Hämoglobin und Plasmaproteine als Puffer.
Puffer sind wichtig, da Proteine und Enzyme nur bei bestimmten pH-Werten optimal arbeiten können.
Durch die Puffer bleibt der pH-Wert im Blut bei pH=7,35-7,45.
Boden
Im Boden kann es aufgrund von saurem Regen zu Bodenversäuerung kommen. Puffer im Boden sorgen dafür, dass der Säuregehalt reguliert wird.
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