Säure/Base/Puffer

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Erklärung: Bilder

Wirkung: Zahlenwerte



In einem Gemisch aus Essigsäure und Natriumacetat kommen folgende Teilchensorten vor: Na+, CH3COOH, CH3COO-, H+ und sehr wenig OH-. Für die Pufferwirkung spielt Na+ keine Rolle. Essigsäure ist eine schwache Säure und die Lösung daher auch schwach sauer..

Welche der beiden Komponenten für welche Pufferwirkung (hauptsächlich) verantwortlich ist, sehen wir unmittelbar ein:

Wenn eine Komponente reagiert hat, entsteht durch die Reaktion mit der zugegebenen Säure bzw. Base jeweils die andere Komponente. In einer quantitativen Beschreibung muss dies berücksichtigt werden. Für qualitative Überlegungen mit chemischen Gleichungen können wir das vernachlässigen.

Wir geben etwas Säure zu dieser Lösung. Wählen wir die vollständig dissoziierende Salzsäure! In die Lösung gelangen also zusätzlich H+-Ionen und Cl--Ionen. Die H+-Ionen bilden mit den vorhandenen Acetationen wenig dissoziierte Essigsäure. Damit sind die H+-Ionen abgefangen worden.
H+ + CH3COO- CH3COOH bzw. HCl + NaCH3COO  CH3COOH + NaCl.
Weil die H+-Ionen abgefangen werden, ändert sich der pH-Wert nicht (bei genauer Rechnung: nur wenig).

Wir geben etwas Base zur Lösung. Wählen wir die vollständig dissoziierende Natronlauge. In die Lösung gelangen jetzt zusätzlich OH--Ionen und Na+-Ionen. Die OH--Ionen können mit undissoziierter Essigsäure reagieren und bilden Acetationen und das wenig dissoziierte H2O. Damit sind die OH--Ionen abgefangen.
OH- + CH3COOH CH3COO- + H2O bzw. NaOH + CH3COOH  NaCH3COO + H2O.
Warum ändert sich jetzt der pH-Wert nicht? Es liegen viele (Richtwert 99%) undissoziierte CH3COOH-Moleküle vor. Bis alle diese Moleküle reagiert haben, ist eine erhebliche Menge NaOH nötig.

Die Überlegung ist also: Kommt HCl bzw. NaOH in Wasser, kommen H+- bzw. OH--Ionen in die Lösung und der pH-Wert ändert sich damit. Kommt HCl bzw. NaOH in eine Pufferlösung, laufen chemische Reaktionen ab, in denen H+ bzw. OH- abgefangen werden. Wir formulieren chemische Gleichungen, mit denen H+ bzw. OH- "verschwinden", d.h. in Produkten gebunden sind, die nichts zum pH-Wert beitragen.

Diese Überlegungen machen (erfahrungsgemäß) anfangs Schwierigkeiten.
Neben weiteren Beispielen kann vielleicht eine Erklärung mit Bildern helfen!

Ein Zahlenbeispiel zeigt, welche Unterschiede in der pH-Änderung erfolgen,
wenn gleiche Mengen HCl einmal zu Wasser und einmal zu einer Acetat-
pufferlösung zugetropft werden.

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