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Puffer
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Bei einem Eisenbahnwaggon verhindert ein Puffer
das allzu starke Zusammenstoßen von zwei Waggons, wenn sie aneinander
gekuppelt werden. In der Chemie versteht man unter einem Puffer eine Lösung
aus einer schwachen Säure und dem basisch
wirkenden Salz der Säure. Wird zu dieser Lösung
wenig von einer Säure oder einer Base hinzugegeben, ändert sich
der pH-Wert der Lösung kaum. Diesen Effekt
bezeichnet man als Pufferung.
Die Wirkung des Puffers soll am Beispiel
des Acetat-Puffers erläutert werden. In einer Lösung befindet
sich verdünnte Essigsäure
und die entsprechende Stoffmenge an Natriumacetat. Die Lösung zeigt
einen pH-Wert von 4,65. Versetzt man die Lösung mit einer starken
Säure, z.B. mit Salzsäure,
so werden die Hydronium-Ionen der Salzsäure von den Acetat-Ionen des
Natriumacetats abgefangen. Dabei wird das Natriumacetat in die schwache
Säure Essigsäure umgewandelt:
CH3COONa
+ HCl
-----> NaCl
+ CH3COOH
Natriumacetat + Salzsäure
-----> Natriumchlorid + Essigsäure
Gibt man zu der Lösung eine starke
Base, z.B. Natriumhydroxid, werden
die Hydroxid-Ionen der starken Base abgefangen und das Natriumhydroxid
wird in die schwache Base Natriumacetat umgewandelt:
CH3COOH +
NaOH ----->
CH3COONa + H2O
Essigsäure + Natriumhydroxid
-----> Natriumacetat + Wasser
Säuren können durch alle Salze
von schwachen Säuren und starken Basen gepuffert werden, Basen durch
alle Salze von starken Säuren und schwachen Basen.
Puffer sind bei biologischen Vorgängen
in der Natur von großer Bedeutung. Im Blut agieren mehrere Puffersysteme,
damit der notwendige pH-Wert von 7,35 aufrecht
erhalten wird. In den Gewässern agiert ein Puffersystem aus Kohlensäure
und Alkalicarbonat. Dieses System funktioniert besonders in hartem, carbonathaltigem
Wasser und sorgt für einen gleichbleibenden pH-Wert im Wasser.