Pufferlösungen im basischen Bereich?
Hallo! Ich habe folgende Frage zu Pufferlösungen im basischen Bereich:
Da sollte der pKs Wert der Säure ja über 7 sein. Liegt das daran, dass bei einer Pufferlösung die im Verhältnis 1:1 gemischt werden der pKs Wert dem pH Wert entspricht?
Danke im Voraus
1 Antwort
Puffer bestehen aus einem Paar konjugierter Säure und Base; sie wirken am besten, wenn Säure und Base ungefähr im Verhältnis 1:1 eingesetzt werden, und dann gilt pH=pKₐ. Durch ein anderes Verhältnis zwischen Säure und Base kann man den Puffer-pH leicht verschieben, aber das hat Grenzen, weil dann die Pufferkapazität abnimmt, und jenseits eines 1:10-Verhältnisses (das verschiebt den Puffer-pH um eine Einheit) ist der Puffer dann schon ziemlich unwirksam.
Sehen wir uns das am Beispiel NH₃ (pKₐ=9.25) genauer an:
In dieser Graphik siehst Du einen Haufen:
- Auf der x-Achse hat Du den pH-Wert, die Hintergrundfarben geben die Anteile der Base (NH₃, blau) und Säure (NH₄⁺, rot) in der Lösung an. Nur rund um den pKₐ (markiert mit einem schwarzen Strick) liegen beide in merklichen Mengen nebeneinander vor.
- Die gelbe Kurve ist die Pufferkapazität der Lösung, die orange der Anteil der Pufferkapazität, die auf das NH₃/NH₄⁺-Paar zurückgeht. Dazu gehört die linke y-Skala.
- Die schwarze Kurve zeigt an, wieviel NaOH man zu einer 1 mol/l NH₄⁺-Lösung zugeben muß, um genau diesen pH zu erhalten (rechte y-Skala).
- Die dicken schwarzen Punkte geben die Stellen mit einfacher formaler Zusammensetzung (NH₃, NH₄Cl) an, der Ring den Pufferpunkt mit 1:1-Verhältnis zwischen NH₄⁺ und NH₃.
Du siehst, daß die Lösung nur in einem pH-Bereich nahe dem pKₐ puffert; deshalb sagt man auch oft, eine Puffersubstanz puffert nur in der Nähe des eigenen pKₐ.
Mehrbasige Säuren und deren Salze können mehrere Pufferbereiche haben, oder einen sehr breiten, der aus mehreren Gleichgewichten zusammengesetzt ist, z.B. Zitronensäure:
Da die drei pKₐ-Werte 3.09, 4.75, und 5.41 recht eng zusammenliegen, entsteht ein breiter Pufferbereich grob von 2.5 bis 6.
