Pufferbereich – Pufferberechnung

Das Besondere an einem Puffer(system) ist, dass sich dessen pH-Wert bei Zugabe einer Säure oder Base in einem gewissen Konzentrationsbereich nicht wesentlich ändert. Da es sich bei einem System aus Säure und (korrespondierender) Base oder umgekehrt um ein Puffersystem handelt, kann die Henderson-Hasselbalch- Gleichung bei pH-Wert-Berechnung von Puffersystemen verwendet werden.

Henderson-Hasselbalch-Gleichung:           pH = pKs –  log (c(Säure) : c(Base))  bzw. pH = pKs +  log (c(Base) : c(Säure))

Eine wichtige Größe bei der Beschreibung von Puffersystemen ist der sogenannte Pufferbereich. Der Pufferbereich ist der pH-Bereich, in dem sich der pH-Wert des Puffers bei Zugabe von Säure oder Base nicht wesentlich ändert. Man bezeichnet den Pufferbereich auch als den “Wirkbereich” eines Puffers, denn nur in diesem pH-Bereich ist die Pufferwirkung wirksam. Der Pufferbereich kann aus der Henderson-Hasselbalch-Gleichung abgeleitet werden und lautet: pH = pKs ± 1

Der Pufferbereich eines Puffers

Um den Pufferbereich eines Puffers abzuleiten, verwenden wir die Henderson-Hasselbalch-Gleichung: pH = pKs +  log (c(Base) : c(Säure))
Wie wir sehen, spielt die Säurekonstante (die Säure, die sich im Puffergemisch befindet) eine wesentliche Rolle. Daher ist der Pufferbereich auch immer abhängig von der Säurestärke der verwendeten Säure.

Den Wirkungsbereich eines Puffers können wir uns mit Hilfe eines mathematischen Tricks erschließen. Dazu betrachten wir die Logarithmusfunktion. Im Rahmen der Definition liegt ein “echtes” Puffersystem vor, wenn das (Konzentrations) Verhältnis aus  Säure / konjugierter Base bzw. Base / konjugierter Säure im Bereich zwischen 1 : 10 und 10 :1 liegt. Bilden wir hiervon den Logarithimus, so kommen wir auf den Wert ± 1.

Daher gilt als Formel für den Pufferbereich: pH = pKs ± 1

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