Puffer

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 \text{(OH}^-)$\text{(OH}^-)$ oder Oxonium-Ionen \text{(H}_{3}\text{O}^+)$\text{(H}_{3}\text{O}^+)$ abgefangen. Das heißt die Hydoxid- oder Oxonium-Ionen reagieren mit der Säure oder Base des Puffers. Ihre Konzentration steigt nicht an und der pH-Wert ändert sich nur wenig.

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.

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.