Pufferlösungen

Im Stoffwechsel laufen zahlreiche Reaktionen ab, bei denen ${\text{H}}_3{\text{O}}^{+}$-Ionen freigesetzt oder verbraucht werden.Andererseits ist ein konstanter $\text{pH}$-Wert im Cytoplasma oder in bestimmten Körperflüssigkeiten wie z.B. dem Blut lebenswichtig. Bereits leichte Abweichungen führen zu schweren Krankheitserscheinungen, starke $\text{pH}$-Änderungen zum Tod. Stoffwechselbedingte "$\text{pH}$-Stöße" müssen also abgepuffert werden. Im Blut nehmen verschiedene Puffersysteme diese Funktion war.

Allgemein werden Lösungen, deren $\text{pH}$-Wert sich bei der Zugabe von Säure oder Base nur wenig verändert, als Pufferlösungen bezeichnet. Sie enthalten ein konjugiertes Säure-Base-Paar, wobei die Säure $\text{O}{\text{H}}^{-}$-Ionen neutralisiert, die Base ${\text{H}}_3{\text{O}}^{+}$-Ionen. Pufferlösungen lassen sich herstellen, indem man

• schwache Säuren mit ihrem Salz (z.B. der Acetatpuffer aus Essigsäure und Natriumacetat) bzw.
• schwache Basen mit ihrem Salz (z.B. der Ammoniumpuffer aus Ammoniumchlorid und Ammoniak) mischt.

Sind beide Spezies in genügend großer Konzentration vorhanden, reagiert der Acetatpuffer folgendermaßen:

Pufferung der Zugabe starker Säuren:

Die zugegebene starke Säure reagiert vollständig zu $\text{H}\text{O}\text{Ac}$. Dass der $\text{pH}$-Wert sich dennoch geringfügig ändert, hat mit dem - bereits bei der Neutralisation besprochenen - Effekt zu tun, dass die gebildete Essigsäure wiederum (zu einem geringen Anteil) dissoziieren kann.

Pufferung der Zugabe starker Basen:

Die Pufferwirkung zeigt sich in der Titrationskurve schwacher Säuren und Basen durch das Plateau im Bereich des $\text{p}\mathit{K}$-Wertes, ist also der Grund für den geringen Anstieg der Titrationskurve der Essigsäure bei $\text{pH}$ 4 bis 6.