Puffer berechnen
Berechne den resultierenden pH-Wert einer Pufferlösung aus pKa und den Konzentrationen von schwacher Säure und konjugierter Base mit der Henderson-Hasselbalch-Gleichung.
Berechneter pH-Wert der Pufferlösung
5.24
Molverhältnis (Base : Säure): 3.00 : 1
Der pH-Wert liegt 0.48 Einheiten über dem pKa-Wert
- pKa-Wert
- 4.76
- Ziel-pH
Optimaler Pufferbereich (hohe Pufferkapazität)
Beispiel auswählen:
Pufferberechnung nach Henderson-Hasselbalch
1. Verhältnis von korrespondierender Base zu schwacher Säure bilden
[A⁻] / [HA] = 0.150 / 0.050 = 3.00
2. Henderson-Hasselbalch-Gleichung anwenden
pH = pKa + log₁₀([A⁻]/[HA])
3. pKa und Konzentrationsquotienten einsetzen
pH = 4.76 + log₁₀(3.00)
pH = 5.24
Was ist eine Pufferlösung?
Eine Pufferlösung hält den pH-Wert bei Zugabe mäßiger Mengen starker Säuren oder Basen sowie bei Verdünnung weitgehend stabil.
Sie besteht typischerweise aus einem Gemisch einer schwachen Brønsted-Säure (HA) und ihrer korrespondierenden schwachen Base (A⁻).
Die Henderson-Hasselbalch-Gleichung
pH = pKa + log₁₀([A⁻] ÷ [HA])
- pH —
- pH-Wert der Pufferlösung
- pKa —
- Negativer dekadischer Logarithmus der Säurekonstante (pKa = −log Ka)
- [A⁻] —
- Konzentration bzw. Stoffmenge der korrespondierenden Base
- [HA] —
- Konzentration bzw. Stoffmenge der schwachen Säure
Warum ist das Verhältnis [A⁻]/[HA] entscheidend?
Der pH-Wert hängt logarithmisch vom Konzentrationsverhältnis der Pufferpartner ab. Liegen Säure und Base in gleicher Menge vor ([A⁻] = [HA]), ist der Quotient 1 und log(1) = 0 – der pH entspricht exakt dem pKa-Wert.
Wenn [A⁻] = [HA], gilt: pH = pKa
Der effektive Pufferbereich
Eine Pufferlösung besitzt die höchste Pufferkapazität, wenn der gewünschte pH-Wert nahe am pKa-Wert des Systems liegt. Als Faustregel gilt der Bereich pKa ± 1.
pH = pKa ± 1 (entspricht einem Verhältnis von 1:10 bis 10:1)
Wird dieser Bereich verlassen, ist einer der beiden Partner nahezu erschöpft und die Pufferwirkung bricht bei Säure- bzw. Basenzugabe rasch zusammen.
Genauigkeit & Ionenstärke
Die Henderson-Hasselbalch-Gleichung verwendet Konzentrationen anstelle thermodynamischer Aktivitäten. Bei hohen Ionenstärken oder konzentrierten Salzlösungen kann der gemessene pH-Wert leicht abweichen.
Stolperfallen
Häufige Fehler bei Pufferberechnungen
Verhältnis vertauscht
Im Zähler steht stets die konjugierte Base [A⁻], im Nenner die schwache Säure [HA].
Inkompatible Einheiten
Beide Komponenten müssen in derselben Einheit (entweder beide in mol/L oder beide in Mol) eingesetzt werden.
Falsche Säurekonstante
Es muss der pKa-Wert der beteiligten schwachen Säure verwendet werden, nicht der Ziel-pH.
Passende Werkzeuge
pH-Werte von Einzelsubstanzen?
Molarität und Einwaage?
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FAQ
Häufige Fragen zu Puffern
Was ist eine Pufferlösung?
Ein Stoffgemisch aus einer schwachen Säure und ihrer konjugierten Base, das den pH-Wert gegenüber Säure- und Laugenzusätzen abpuffert.
Welche Gleichung wird verwendet?
Die Henderson-Hasselbalch-Gleichung (Puffergleichung): pH = pKa + log₁₀([Base] / [Säure]).
Was gilt, wenn Säure und Base in gleicher Menge vorliegen?
Dann ist das Verhältnis 1, log(1) = 0 und der pH-Wert der Lösung gleicht exakt dem pKa-Wert der Säure.
Kann man Stoffmengen in Mol statt Konzentrationen nutzen?
Ja. Da sich beide Partner im selben Volumen befinden, kürzt sich das Lösungsvolumen mathematisch heraus: n(Base) / n(Säure) = c(Base) / c(Säure).