Puffergleichung


Puffergleichung

Die Henderson-Hasselbalch-Gleichung, auch Puffergleichung genannt, geht auf Lawrence Joseph Henderson und Karl Albert Hasselbalch zurück. Henderson entwickelte seine nach ihm benannte Gleichung 1908. Hasselbalch konnte die Henderson-Gleichung experimentell beim menschlichen Blut bestätigen und schrieb die Gleichung 1916 um, um statt der Wasserstoffionenkonzentration den pH-Wert zu berechnen.

Die Gleichung beschreibt allgemein ein Säure-Base-Gleichgewicht einer teilweise dissoziierten, also schwachen Säure oder Base in wässriger Lösung. Mit Hilfe dieser Gleichung kann man den pH-Wert einer solchen Lösung berechnen.

Diese Gleichung leitet sich aus einer allgemeinen Säure-Base-Reaktion ab:

\mathrm{HA + H_2O {\overrightarrow{\leftarrow}} A^- + H_3O^+}

Hierbei ist HA eine allgemeine Säure und A- eine allgemeine Base.

Die Säurekonstante KS von HA ergibt sich aus dem Massenwirkungsgesetz. Nach Logarithmieren erhält man daraus die Henderson-Hasselbalch-Gleichung:

pH = pK_S + \log_{10} \frac{c \left( \mathrm{A^{-}}  \right)}{c \left( \mathrm{HA}\right) } mit pK_{S} = - \log_{10} \left( \mathrm{K_{S}} \, \cdot \mathrm{\frac{l}{mol}} \right).

Dabei wird die Definition des pKS-Wertes benutzt

pK_S = - \log_{10} \left( K_{s}\cdot\mathrm{\frac{l}{mol}} \right) = - \log_{10} \left( \frac{c \left( \mathrm{{H}_3O^{+}} \right) \cdot c \left( \mathrm{A^{-}} \right)}{c \left( \mathrm{HA} \right)} \, \cdot \mathrm{\frac{l}{mol}} \right)

sowie des pH-Wertes

pH = - \log_{10} \left[ c \left( \mathrm{{H}_{3}O^{+}} \right) \, \cdot \mathrm{\frac{l}{mol}} \right].

Im Pufferbereich der Titration entspricht das Verhältnis  \frac{c \left( \mathrm{A^{-}}  \right)}{c \left( \mathrm{HA}\right) } dem Verhältnis  \frac{\tau}{1-\tau}, so dass man schreiben kann:

pH = pK_S + \log_{10} \frac{\tau}{1-\tau}.

τ ist dabei das Verhältnis der Stoffmenge (bzw. der Konzentration) der zugefügten Maßlösung zur Stoffmenge (bzw. der Konzentration) des zu bestimmenden Stoffes.[1]

Im Bereich von τ=0 und τ=1 bzw. bei stärkerer Verdünnung (0,01 M) gilt diese Formel nicht mehr, da die geringe Protolyse von HA bzw. A- mit dem Lösungsmittel bzw. die Autoprotolyse von Wasser um den pH von 7 (z.B. Phosphatpuffer) selbst für die Konzentrationsberechnung berücksichtigt werden müssen und es kann durchaus zu Abweichungen von 0,4 vom berechneten pH kommen. Für eine genaue Berechnung des pH-Wertes leite man sich die Gleichung nach dem Massenwirkungsgesetz her.

Diese Gleichung wird insbesondere bei der pH-Wert-Berechnung von Pufferlösungen verwendet, zu bedenken ist aber, dass zur Vereinfachung angenommen wird, die Basen- und Säurenkonzentration sei im Gleichgewicht gleich den Anfangskonzentrationen.

Siehe auch

Einzelnachweise

  1. Vorlesungsskript Analytische Chemie III der Universität Stuttgart

Wikimedia Foundation.

Schlagen Sie auch in anderen Wörterbüchern nach:

  • Henderson-Hasselbalch-Gleichung — Die Henderson Hasselbalch Gleichung, auch Puffergleichung genannt, beschreibt den Zusammenhang zwischen dem pH Wert und der Lage des Gleichgewichts einer Säure Base Reaktion zwischen einer mittelstarken Säure und ihrer korrespondierenden… …   Deutsch Wikipedia

  • Henderson-hasselbalch — Die Henderson Hasselbalch Gleichung, auch Puffergleichung genannt, geht auf Lawrence Joseph Henderson und Karl Albert Hasselbalch zurück. Henderson entwickelte seine nach ihm benannte Gleichung 1908. Hasselbalch konnte die Henderson Gleichung… …   Deutsch Wikipedia

  • Puffer (Chemie) — Ein Puffer ist ein Stoffgemisch, dessen pH Wert (Konzentration der Oxoniumionen) sich bei Zugabe einer Säure oder einer Base wesentlich weniger stark ändert, als dies in einem ungepufferten System der Fall wäre. Die Wirkung des Puffers beruht auf …   Deutsch Wikipedia

  • Pufferlösung — Ein Puffer ist ein Stoffgemisch, dessen pH Wert (Konzentration der Oxoniumionen) sich bei Zugabe einer Säure oder einer Base wesentlich weniger stark ändert, als dies in einem ungepufferten System der Fall wäre. Die Wirkung des Puffers beruht auf …   Deutsch Wikipedia

  • Puffersystem — Ein Puffer ist ein Stoffgemisch, dessen pH Wert (Konzentration der Oxoniumionen) sich bei Zugabe einer Säure oder einer Base wesentlich weniger stark ändert, als dies in einem ungepufferten System der Fall wäre. Die Wirkung des Puffers beruht auf …   Deutsch Wikipedia