Home

Chemie

Säuren-Basen-Reaktionen

Puffersysteme und -gleichgewicht

Puffersysteme und -gleichgewicht

Erklärvideos

Zusammenfassung

Übungen

Lektion auswählen

Allgemeines

Sicherheit

Gefahrensymbole-H und P Sätze

Experimentierregeln-Umgang mit Chemikalien

Materialchemie

Kunststoffe

Einteilung von Kunststoffen nach Herstellung & Eigenschaften

Struktur und Eigenschaften von Kunststoffen

Polykondensation: Polyamide & Polyester

Polymerisation: Vom Monomer zum Polymer

Polyaddition am Beispiel Polyurethan

Massgeschneiderte Kunststoffe und Kunststoffverarbeitung

Umweltbelastung, Recycling, Biokunststoffe

Aufbau von Materie

Aufbau PSE

Quantenzahlen und Elektronenkonfiguration

Moleküle

Elektronenpaarbindung, Oktettregel, Einfach- & Mehrfachbindungen

Molekülgeometrie & Elektronenpaarabstossung

Lewis-Formel & Valenzstrichformel aufstellen

Elektronegativität-Polarität-Dipol

Van-der-Waals Kräfte, Dipol-Dipol-Kräfte & Wasserstoffbrückenbindungen

Chemische Bindung

Metallische Bindung-Bändermodell

Elektronenpaarbindung im Orbitalmodell

Chemische Bindungen im Vergleich

Komplexverbindungen: Geometrie & Nomenklatur

Kohlenstoffmodifikationen: Diamant, Graphit und weitere

Chemische Reaktion

Chemisches Gleichgewicht

Stosstheorie: Teilchendichte, Stosszahl & Reaktionsgeschwindigkeit

Heterogene & homogene Katalyse, Katalysatoren & Enzyme

Chemisches Gleichgewicht-Massenwirkungsgesetz

Störung des chemischen Gleichgewichts

Energetik

Kalorimetrie

Reaktionsenthalpie-Satz von Hess

Entropie von Stoffen & molare Standardentropie

Gibbs-Energie: Gibbs-Helmholtz-Gleichung

Chemische Energie

Elektrochemische Spannungsreihe

Konzentrationsabhängigkeit des Potentials

Akkumulatoren: Lithium Akku & Blei Akku

Elektrolysen und Faraday'sche Gesetze

Redoxchemie

Redoxreaktionen

Oxidation und Reduktion

Eisen und Eisenlegierungen: Stahl

Salze und Metalle

Eigenschaften von Ionen und Ionenbindungen

Korrosion und Korrosionsschutz

Galvanische Zelle - Die Batterie​

Säuren und Basen

Saure und alkalische Lösungen

Protonenübertragungsreaktion - Die Brönsted Säuredefinition

Säuren-Basen-Reaktionen

Autoprotolyse von Wasser

Säuren und Basen: Gleichgewicht und Protolysegrad

pH-Wert berechnen

Puffersysteme und -gleichgewicht

Lewis-Säuren und Basen

Neutralisation

Berechnung pH-Wert & Protolysegleichgewicht

Neutralisationsreaktion und Titration

Organische Chemie

Kohlenwasserstoffe

Homologe Reihe der Alkane und ihre Eigenschaften

Alkane-Isomerie und Eigenschaften

Alkene und Alkine: ungesättigte Kohlenwasserstoffe

Radikalische Substitution-Halogenalkane

Elektrophile Addition: Reaktionsmechanismus & Markownikow-Regel

Brennstoffe

Fossile Brennstoffe: Verbrennung & Alternativen

Alternative Brennstoffe und nachwachsende Rohstoffe

Vom Alkohol zum Ester

Alkoholsynthese-Nucleophile Substitution

Aldehyde und Ketone-Grundlagen

Aldehyde und Ketone-Reaktionen

Carbonsäuren: Grundlagen & Carboxylgruppe

Carbonsäuren: Eigenschaften & Herstellung

Ether: Herstellung und Peroxide

Herstellung und Eigenschaften der Carbonsäureester

Kohlenhydrate

Isomerie, Chiralität & absolute Konfiguration von Zuckermolekülen

Optische Aktivität: Messung & polarisiertes Licht

Klassifizierung der Monosaccharide

​Monosaccharide zeichnen & Fischer-Projektion

Disaccharide: reduzierende Wirkung & Zuckeracetale

Polysaccharide als Energiespeicher & Baustoff

Aminosäuren und Proteine

Grundstruktur und Einteilung von Aminosäuren

Eigenschaften von Aminosäuren

Aufgaben und Eigenschaften von Peptiden und Proteinen

Enzyme und Schlüssel-Schloss-Prinzip

Fette und Tenside

Struktur und Bedeutung von Fetten und Fettsäuren

Seife und Tenside: Struktur und Eigenschaften

Aromatische Kohlenwasserstoffe

Benzol: Resonanztheorie, Aromatizität & Molekülorbitaltheorie

Benzolderivate, mesomerer und induktiver Effekt

Reaktionsmechanismus der elektrophilen Substitution

Elektrophile Zweitsubstitution: Geschwindigkeit & dirigierender Effekt

Farbstoffe

Das elektromagnetische Spektrum und Farbwahrnehmung

Analytische Chemie

Analytische Chemie

Qualitative Analyse und Nachweismethoden

Quantitative Analyse und Elementaranalyse

Arten der Chromatographie und Retentionsfaktor

Erklärvideo

Zusammenfassung

Puffersysteme und -gleichgewicht

Wenn Du zu einer Essigsäure-Lösung Natriumhydroxid gibst, so erhöht sich der pH-Wert. Wenn Du den Verlauf des pH-Werts verfolgst, wirst Du aber Unterschiede zum Verlauf der Neutralisation von Salzsäure und NaOH beobachten.


Das Puffergleichgewicht

Eine Pufferlösung besteht aus einer schwachen Säure und ihre konjugierte Base (oder umgekehrt). Das besondere dabei ist, dass bei Zugabe von Säure oder Base der ph-Wert stabil bleibt oder sich in gewissen Umfang nur gering ändert.

Das Gleichgewicht solcher Systeme kann aus der Säurekonstante hergeleitet werden:


​KS=c(H3O+)⋅c(A−)c(HA)K_S=\frac {c(H_3O^+)\cdot c(A^-)}{c(HA)}KS​=c(HA)c(H3​O+)⋅c(A−)​​​


Durch Umstellen und Einsetzen ergibt sich (Erinnerung: Der pKS-Wert ist der negative dekadische Logarithmus der Säurekonstante):


​pH=pKS+logc(A−)c(HA)pH=pK_S+log \frac{c(A^-)}{c(HA)}pH=pKS​+logc(HA)c(A−)​​​


Dies ist die Henderson-Hasselbalch-Gleichung. Mit ihrer Hilfe kannst Du berechnen, in welchem Verhältnis Säure und Base vorliegen müssen, um einen bestimmten pH-Wert zu erreichen.

Es können als 3 grundlegende Fälle unterscheiden werden:


​pH<pKSpH<pK_SpH<pKS​​​
bzw.
​c(H3O+)>KSc(H_3O^+) > K_Sc(H3​O+)>KS​​​
bzw.
​c(HA)>c(A−)c(HA) > c(A^-)c(HA)>c(A−)​​
​pH=pKSpH=pK_SpH=pKS​​​
​c(H3O+)=KSc(H_3O^+) = K_Sc(H3​O+)=KS​​​
​c(HA)=c(A−)c(HA) = c(A^-)c(HA)=c(A−)​​
​pH>pKSpH>pK_SpH>pKS​​​
​c(H3O+)<KSc(H_3O^+)< K_Sc(H3​O+)<KS​​​
​c(HA)<c(A−)c(HA) < c(A^-)c(HA)<c(A−)​​


Bei gleicher Konzentration von Essigsäure und Natriumacetat in einer Lösung stellt sich also der pH-Wert 4,75 ein, da der pKs-Wert von Essigsäure 4,75 beträgt. In diesem Bereich wird auch die grösste Pufferwirkung erreicht, da hier das Verhältnis von Säure und Base 1:1 ist.

​

Beispielrechnung:
​
Berechne die Veränderung des pH-Wertes eines Essigsäure/Acetatpuffers mit je 1moll1 \frac{mol}{l}1lmol​ Säure und Base bei Zusatz von Salzsäure bis zu einer Konzentration von 0.05 moll\frac{mol}{l}lmol​​.


Der pH-Wert des Puffers ist wie oben schon erwähnt pH = 4.75.

Die hinzugefügte Salzsäure reagiert mit dem Natriumacetat zu Essigsäure und Kochsalz. Deshalb ändert sich in der Henderson-Hasselbalch-Gleichung:


​pH=4.75+logc(A−)−c(HCl)c(HAc)+c(HCl)pH=4.75+log1moll−0.05moll1moll+0.05mollpH=4.71pH=4.75+ log \frac{c(A^-)-c(HCl)}{c(HAc)+c(HCl)} \\pH=4.75+ log \frac{1\frac {mol}{l}-0.05\frac{mol}{l}}{1\frac {mol}{l}+0.05\frac {mol}{l}} \\pH = 4.71pH=4.75+logc(HAc)+c(HCl)c(A−)−c(HCl)​pH=4.75+log1lmol​+0.05lmol​1lmol​−0.05lmol​​pH=4.71​​


Die Änderung des pH-Werts beträgt also 0.04. Salzsäure eine starke Säure und dissoziiert in Wasser vollständig, das heisst normalerweise würdest Du 0.05 moll\frac{mol}{l}lmol​ H3O+H_3O^+H3​O+ und einen pH-Wert von etwa 1.3 erwarten. Ein Grossteil der Protonen von der Salzsäure werden aber vom Acetat aufgefangen, wodurch sich der pH-Wert nur marginal erhöht. Das bezeichnet man als Pufferwirkung. Puffer sind überall dort wichtig, wo es einen konstanten pH-Wert braucht, also zum Beispiel in Deinem Körper!​

Aber Achtung! Wenn Du so viel Salzsäure hinzufügst, dass alles Acetat protoniert wird, verändert sich der pH-Wert bei weiterer Zugabe wieder sehr schnell. Puffersysteme haben eine begrenzte Kapazität.



Mehr dazu

Lerne mit Grundlagen

Lerne in kleinen Schritten mit Theorieeinheiten und wende das Gelernte mit Übungssets an!
Dauer:
Saure und alkalische Lösungen

Teil 1

Saure und alkalische Lösungen

Abkürzung

Erziele 80% um direkt zum letzten Teil zu springen.

Optional

Dies ist die Lektion, in der du dich gerade befindest, und das Ziel des Pfades.

Puffersysteme und -gleichgewicht

Teil 2

Puffersysteme und -gleichgewicht

Finaler Test

Test aller vorherigen Teile, um einen Belohnungsplaneten zu erhalten.

Erstelle ein kostenloses Konto, um mit den Übungen zu beginnen.

Häufig gestellte Fragen (FAQ)

Mit welcher Formel wird der pH-Wert eines Puffersystems berechnet?

Der pH-Wert eines Puffersystems wird mit der Henderson-Hasselbalch-Gleichung berechnet.

Was ist das Puffersystem des Blutes?

Es ist das Puffersystem des Blutes, welches den pH-Wert des Blutes in engen Grenzen abpuffert. Die Konstanz des pH-Werts ist lebensnotwendig für alle Organismen. Der eingestellte pH-Wert liegt bei Säugetieren im Schnitt bei 7,4.

Was ist ein Puffer?

Ein Puffer ist ein Stoffgemisch, dessen pH-Wert sich bei Zugabe einer Säure oder einer Base wesentlich weniger stark ändert, als dies in einem ungepufferten System der Fall wäre.

©2020 - 2024 evulpo AG

Beta