Chemie für Mediziner: Säuren und Basen
Puffergleichung
Das Verhalten einer Pufferlösung lässt sich auch quantitativ beschreiben. Ausgehend vom Massenwirkungsgesetz für die Dissoziation einer Säure erhält man für den Acetat-Puffer:
umformen liefert:
logarithmieren liefert:
- Berechnung des -Werts einer Pufferlösung:
Die Gleichung zeigt, dass der -Wert der Pufferlösung vom -Wert der Essigsäure und vom Verhältnis Essigsäure/Acetat bestimmt wird. In allgemeiner Form ist die Puffergleichung als Henderson-Hasselbalch-Gleichung bekannt.
- Henderson-Hasselbalch-Gleichung:
Liegt zum Beispiel in einem Acetat-Puffer Essigsäure mit einer Konzentration von und Acetat mit vor, lässt sich über die Puffergleichung der -Wert bestimmen: = + log = .Liegen Säure und konjugierte Base in gleicher Konzentration vor, so ist gleich eins und die Puffergleichung wird zu = . Die Pufferlösung kann bei diesem -Wert Säuren- und Basenzugaben gleich gut abpuffern. Liegt die Säure in zehnfach höherer Konzentration vor, so gilt = - 1. Der Puffer wirkt dann effektiv gegen die Zugabe von Basen, kann aber nur noch geringe Mengen Säure abpuffern. Als Faustregel gilt deshalb für den optimalen Einsatzbereich von Pufferlösungen: = ± 1 (= Pufferbereich).
Da sich der Pufferbereich in der Titrationskurve deutlich abzeichnet, lässt sich anhand von Titrationskurven der -Wert schwacher Säuren oder Basen ermitteln (geringste Steigung der Kurve).