3.12:

3.12: Puffer: Übersicht

Buffers: Overview

JoVE Core
Analytical Chemistry

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JoVE Core Analytical Chemistry

Buffers: Overview

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3.10: Titration of Polyprotic Acids with a Strong Base

3.13: Buffers: Buffer Capacity

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01:30 min

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April 04, 2024

Overview

Puffer spielen eine entscheidende Rolle bei der Stabilisierung des pH-Werts einer Lösung, indem sie die Auswirkungen kleiner Mengen zugesetzter Säure oder Base abschwächen. Sie bestehen aus einer schwachen Säure und ihrer konjugierten Base oder einer schwachen Base und ihrer konjugierten Säure. 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).

Diese Kombination verhindert signifikante pH-Schwankungen, solange die Kapazität des Puffers nicht überschritten wird. Zum Beispiel verwendet menschliches Blut ein Kohlensäure-Bicarbonat-Puffersystem, um seinen pH-Wert nahe 7,4 zu halten. In einem Puffer neutralisiert die schwache Säurekomponente hinzugefügte Basen durch Reaktion mit Hydroxidionen, während die konjugierte Base hinzugefügte Säuren durch Reaktion mit Hydroniumionen neutralisiert.

Transcript

Das Hinzufügen einer kleinen Menge Säure oder Base zu einer Lösung kann zu einer signifikanten Abnahme oder Erhöhung des pH-Werts führen. Viele chemische und biochemische Prozesse benötigen jedoch einen stabilen pH-Wert, um zu funktionieren. Puffer können eine drastische Veränderung des pH-Werts einer Lösung verhindern, wenn ihre Pufferkapazität nicht überschritten wird.

Puffer enthalten eine schwache Säure und ihre konjugierte Base oder eine schwache Base und ihre konjugierte Säure. Zum Beispiel hält menschliches Blut seinen pH-Wert nahe 7,4 mit einem Puffer, der aus Kohlensäure, einer schwachen Säure, und Bikarbonationen, seiner konjugierten Base, besteht.

Konjugierte Säure-Base-Paare bilden Puffer, da sie ihre konjugierte Säure oder Base nicht neutralisieren, z. B. können Essigsäure und Acetat nicht reagieren. Wenn jedoch Essigsäure, eine schwache Säure, und Ammoniak, eine schwache Base, zusammen addiert werden, reagieren sie zu einem Salz-Ammoniumacetat.

In einem Puffer neutralisiert die schwache Säure jede hinzugefügte Base, indem sie mit den erzeugten Hydroxidionen reagiert, während ihre konjugierte Base jede hinzugefügte Säure neutralisiert, indem sie mit beliebigen Hydroniumionen reagiert. Ein ähnlicher Mechanismus funktioniert bei einer schwachen Base und ihrer konjugierten Säure.

Key Terms and definitions

Buffer - A solution that stabilizes pH by neutralizing added acids or bases.
Conjugate Base - The compound remaining after donation of a proton.
Weak Acid - Partially ionizing acid in a solution.
Chemical Titration - A method to determine the concentration of an unknown solution.
Buffer System - Consists of a weak acid/base and its salt to prevent pH changes.

Learning Objectives

Define Buffer – Explain what it is (e.g., A solution that stabilizes pH).
Contrast Weak acid vs Conjugate base – Explain key differences (e.g., Weak acid donates protons, conjugate base accepts).
Explore Examples – Describe scenario (e.g., Human blood uses a carbonic acid-bicarbonate buffer system).
Explain Buffer System – The combination of a weak acid/base and its salt in maintaining pH.
Apply Buffer in Context – Use of buffers in lab procedures like titration and biochemical processes.

Questions that this video will help you answer

What is a buffer and how does it stabilize pH?
What distinguishes a weak acid from a conjugate base?
How do buffers function in the human body, such as in blood pH regulation?

This video is also useful for

Students – Understand How the concept of buffer supports their knowledge in chemistry and biochemistry
Educators – Provides a clear framework to teach the concept of buffers and their functioning.
Researchers – Integral in various research methodologies, especially in pH sensitive experiments.
Science Enthusiasts – Offers insights into the importance of buffers in maintaining homeostasis and their applications in science.

Tags

Puffer PH schwache Säure konjugierte Base schwache Base konjugierte Säure Essigsäure Natriumacetat Ammoniak Ammoniumchlorid Kohlensäure Bicarbonat Blut-PH