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Pufferlösungen

Pufferlösungen

Im Stoffwechsel laufen zahlreiche Reaktionen ab, bei denen H3O+-Ionen freigesetzt oder verbraucht werden.Andererseits ist ein konstanter pH-Wert im Cytoplasma oder in bestimmten Körperflüssigkeiten wie z.B. dem Blut lebenswichtig. Bereits leichte Abweichungen führen zu schweren Krankheitserscheinungen, starke pH-Änderungen zum Tod. Stoffwechselbedingte "pH-Stöße" müssen also abgepuffert werden. Im Blut nehmen verschiedene Puffersysteme diese Funktion war.

Allgemein werden Lösungen, deren 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 OH-Ionen neutralisiert, die Base H3O+-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:

H3O++ CH3COO CH3COOH+ H2O

Die zugegebene starke Säure reagiert vollständig zu HOAc. Dass der 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:

OH+ CH3COOH CH3COO+ H2O

Die Pufferwirkung zeigt sich in der Titrationskurve schwacher Säuren und Basen durch das Plateau im Bereich des pK-Wertes, ist also der Grund für den geringen Anstieg der Titrationskurve der Essigsäure bei pH 4 bis 6.

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