16.2: Puffer

Eine Lösung, die nennenswerte Mengen eines schwach konjugierten Säure-Base-Paares enthält, wird als Pufferlösung oder Puffer bezeichnet. Pufferlösungen widerstehen einer Änderung des pH-Werts, wenn kleine Mengen einer starken Säure oder einer starken Base zugesetzt werden. Eine Lösung aus Essigsäure und Natriumacetat ist ein Beispiel für einen Puffer, der aus einer schwachen Säure und ihrem Salz besteht: CH₃COOH (aq) + CH₃COONa (aq). Ein Beispiel für einen Puffer, der aus einer schwachen Base und ihrem Salz besteht, ist eine Lösung aus Ammoniak und Ammoniumchlorid: NH₃ (aq) + NH₄Cl (aq).

Funktionsweise von Puffern

Um die Funktion einer Pufferlösung zu veranschaulichen, betrachten Sie eine Mischung aus ungefähr gleichen Mengen Essigsäure und Natriumacetat. Das Vorhandensein eines schwachen konjugierten Säure-Base-Paares in der Lösung verleiht die Fähigkeit, bescheidene Mengen an zugesetzter starker Säure oder Base zu neutralisieren. Zum Beispiel neutralisiert die Zugabe einer starken Base zu dieser Lösung das Hydronium-Ion und verschiebt das Essigsäure-Ionisationsgleichgewicht nach rechts, wodurch die verringerte H₃O⁺-Konzentration teilweise wiederhergestellt wird:

Ebenso wird die Zugabe einer starken Säure zu dieser Pufferlösung das Acetation neutralisieren, wodurch das obige Ionisationsgleichgewicht nach rechts verschoben und [H₃O⁺] wieder in die Nähe seines ursprünglichen Wertes gebracht wird. Abbildung 1 zeigt eine grafische Darstellung der Veränderungen der Pufferlösung, wenn starke Säure und Base zugegeben werden. Die puffernde Wirkung der Lösung ist im Wesentlichen ein Ergebnis der Umwandlung der zugegebenen starken Säure und Base in die schwache Säure und Base, die das konjugierte Paar des Puffers bilden. Die schwächere Säure und Base erfährt nur eine geringe Ionisation, verglichen mit der vollständigen Ionisation der starken Säure und Base. Der pH-Wert der Lösung ändert sich daher viel weniger drastisch als in einer ungepufferten Lösung.

Abbildung 1. Pufferwirkung in einem Gemisch aus Essigsäure und Acetatsalz.

Dieser Text wurde angepasst von Openstax, Chemie 2e, Abschnitt 14.6: Puffer.