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Ari23Referat - Puffersysteme
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Allgemeines
Gießt man in destilliertes Wasser eine geringe Menge an Säure oder Lauge, so ändert sich der pH-Wert sofort ganz beträchtlich. Der pH von Wasser ist also gegenüber sauren oder alkalischen Zusätzen wenig beständig. Im Gegensatz dazu sind Pufferlösungen gegenüber solchen Zusätzen sehr unempfindlich. Man kann also erhebliche Mengen Säure oder Lauge in eine Pufferlösung gießen, ohne dass sich der pH-Wert nennenswert ändert.
Ein chemischer Puffer ist eine Lösung, deren pH-Wert sich auch nach Zugabe von Säure oder Lauge kaum ändert.
Damit eine Pufferlösung die über die Säure zugesetzten Hydronium-Ionen abfangen kann, muss eine Base vorhanden sein.Damit eine Pufferlösung die über die Lauge zugesetzten Hydroxid-Ionen abfangen kann, muss eine Säure vorhanden sein.Will man eine Pufferlösung herstellen, so wählt man oft eine Mischung aus einer schwachen Säure und ihrem Alkalisalz, also einer schwachen Säure und ihrer konjugierten Base, z.B. Ethansäure (Essigsäure) und Natriumacetat. Das Protolysegleichgewicht sieht dann so aus:CH3COOH + H2O H3O+ + CH3COO-Die Reaktionsgleichung gleicht zwar der Protolysereaktion der Ethansäure, die Pufferlösung könnte aber z.B. eine Mischung von Ethansäure und Natriumacetat im Stoffmengenverhältnis 1 : 1 sein. Die Na+-Ionen sind der Einfachheit halber weggelassen. Die Folge des Acetat-Zusatzes ist, dass das chemische Gleichgewicht soweit nach links verschoben wird, dass die Konzentrationen von CH3COOH und CH3COO- praktisch gleich sind. Die Acetat-Ionen im Puffer stammen nahezu alle aus dem zugesetzten Natriumacetat und nicht mehr aus der Protolyse der Säure. Der Ausdruck für die Säurekonstante KS lautet dann:Unter der Annahme c(Ethansäure) = c(Acetat) wird KS = c(H3O+) oder pKS = pH. In anderen Worten: Der pH-Wert, um den herum die Pufferwirkung existiert, entspricht dem pKS der Säure. Der pKS der Ethansäure beträgt 4,76. Damit puffert das System um den pH 4,76.Wird dem Puffer also Säure zugesetzt, erhöht man die Konzentration der hydronium-Ionen (H3O+). Das Gleichgewicht verschiebt sich nach links. Dabei werden zwar Acetat-ionen verbraucht. Ihre Konzentration ist aber genügend groß, dass dies über lange Phasen hin möglich bleibt.Wird dem Puffer Lauge zugesetzt, fängt man damit die Hydronium-Ionen ab, erniedrigt also ihre K...
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Gießt man in destilliertes Wasser eine geringe Menge an Säure oder Lauge, so ändert sich der pH-Wert sofort ganz beträchtlich. Der pH von Wasser ist also gegenüber sauren oder alkalischen Zusätzen wenig beständig. Im Gegensatz dazu sind Pufferlösungen gegenüber solchen Zusätzen sehr unempfindlich. Man kann also erhebliche Mengen Säure oder Lauge in eine Pufferlösung gießen, ohne dass sich der pH-Wert nennenswert ändert.
Ein chemischer Puffer ist eine Lösung, deren pH-Wert sich auch nach Zugabe von Säure oder Lauge kaum ändert.
Damit eine Pufferlösung die über die Säure zugesetzten Hydronium-Ionen abfangen kann, muss eine Base vorhanden sein.Damit eine Pufferlösung die über die Lauge zugesetzten Hydroxid-Ionen abfangen kann, muss eine Säure vorhanden sein.Will man eine Pufferlösung herstellen, so wählt man oft eine Mischung aus einer schwachen Säure und ihrem Alkalisalz, also einer schwachen Säure und ihrer konjugierten Base, z.B. Ethansäure (Essigsäure) und Natriumacetat. Das Protolysegleichgewicht sieht dann so aus:CH3COOH + H2O H3O+ + CH3COO-Die Reaktionsgleichung gleicht zwar der Protolysereaktion der Ethansäure, die Pufferlösung könnte aber z.B. eine Mischung von Ethansäure und Natriumacetat im Stoffmengenverhältnis 1 : 1 sein. Die Na+-Ionen sind der Einfachheit halber weggelassen. Die Folge des Acetat-Zusatzes ist, dass das chemische Gleichgewicht soweit nach links verschoben wird, dass die Konzentrationen von CH3COOH und CH3COO- praktisch gleich sind. Die Acetat-Ionen im Puffer stammen nahezu alle aus dem zugesetzten Natriumacetat und nicht mehr aus der Protolyse der Säure. Der Ausdruck für die Säurekonstante KS lautet dann:Unter der Annahme c(Ethansäure) = c(Acetat) wird KS = c(H3O+) oder pKS = pH. In anderen Worten: Der pH-Wert, um den herum die Pufferwirkung existiert, entspricht dem pKS der Säure. Der pKS der Ethansäure beträgt 4,76. Damit puffert das System um den pH 4,76.Wird dem Puffer also Säure zugesetzt, erhöht man die Konzentration der hydronium-Ionen (H3O+). Das Gleichgewicht verschiebt sich nach links. Dabei werden zwar Acetat-ionen verbraucht. Ihre Konzentration ist aber genügend groß, dass dies über lange Phasen hin möglich bleibt.Wird dem Puffer Lauge zugesetzt, fängt man damit die Hydronium-Ionen ab, erniedrigt also ihre K...
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