www.medi-learn.de 47 3 3.5.3 Titration Wie aus der Gleichung ersichtlich, wird der pH- Wert eines Puffersystems durch das Konzent- rationsverhältnis der schwachen Säure zu ihrer korrespondierenden Base bestimmt. Zu den prüfungsrelevanten Eigenschaften von Puffern zählt weiterhin, dass – Puffersysteme, die die gleiche Menge Elektrolyte (gleiche Pufferkonzentration = gleiche Menge an Salz und Säure) enthalten, die gleichen Mengen an OH − -und H 3 O + -Ionen ab- puffern können sowie den gleichen pH-Wert haben. – weder die Verdoppelung der Pufferkonzen- tration noch eine Verdünnung etwas am pH- Wert ändert (das wäre ja auch sehr verwun- derlich, wo Puffer doch sogar die Zugabe von Säuren und Basen ohne pH-Wertände- rung verkraften). – der Begriff Pufferkapazität die Menge an Säure und Base meint, die eine Pufferlösung abfangen kann, und dass diese Pufferkapa- zität direkt von der Konzentration der Säure und ihrer korrespondierenden Base/Salz ab- hängt. Daher verringert sie sich auch beim Verdünnen eines Puffers: Ein verdünnter Puffer kann weniger OH − - und H + -Ionen abfangen, da er weniger abpufferndeTeilchen (Elektrolyte) enthält und damit eine gerin- gere Pufferkapazität hat. Beispiel Wenn in einem Puffersystem eine schwa- che Säure mit pKS = 6,5 im Verhältnis 1 : 10 mit ihrem Salz vorliegt ([HA] : [A − ] = 1 : 10), welchen pH-Wert hat dann dieser Puffer? Das Einsetzen der Angaben in die Glei- chung ergibt pH = 6,5 + lg 10/1 und das wiederum ergibt einen pH von 7,5. Dieser Zusammenhang wird auch aus der Puf- fergleichung ersichtlich – ofﬁziell bekannt un- ter dem Namen Henderson-Hasselbalch-Glei- chung: oder etwas abstrakter dargestellt: Setzt du hier für Salz und Säu- re gleiche Konzentrationen ein, so bleibt nur noch pH = pK S ste- hen, da der Logarithmus von 1 ja Null ist. Außer zur Bestimmung des optimalen Puf- ferbereichs dient die Henderson-Hasselbalch- Gleichung zur pH-Berechnung von Puffern. [Salz] [Säure] pH = pKS + lg NaOH pH Phosphorsäure (H 3 PO 4 ) + NaOH 7,2 2,1 12,3 Wendepunkt 1 = Äquivalenzpunkt 1 Wendepunkt 2 = Äquivalenzpunkt 2 optimaler Pufferbereich 1 pH = pK s1 optimaler Pufferbereich 2 pH = pK s2 optimaler Pufferbereich 3 pH = pK s3 H 3 PO 4 H 2 PO 4 – HPO 4 2– H 3 PO 4 = H 2 PO 4 – H 2 PO 4 – = HPO 4 2– HPO 4 2– = PO 4 3– Abb. 19 d: Titrationskurve 3-protonige Säure + starke Base medi-learn.de/ch1-19d [A - ] [HA] pH = pKS + lg

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www.medi-learn.de 47

3.5.3 Titration

Wie aus der Gleichung ersichtlich, wird der pH-Wert eines Puffersystems durch das Konzent-rationsverhältnis der schwachen Säure zu ih-rer korrespondierenden Base bestimmt.

Zu den prüfungsrelevanten Eigenschaften von Puffern zählt weiterhin, dass – Puffersysteme, die die glei-

che Menge Elektrolyte (glei-che Pufferkonzentration = gleiche Menge an Salz und Säure) enthalten, die glei-chen Mengen an OH−-und H3O+-Ionen ab-puffern können sowie den gleichen pH-Wert haben.

– weder die Verdoppelung der Pufferkonzen-tration noch eine Verdünnung etwas am pH-Wert ändert (das wäre ja auch sehr verwun-derlich, wo Puffer doch sogar die Zugabe von Säuren und Basen ohne pH-Wertände-rung verkraften).

– der Begriff Pufferkapazität die Menge an Säure und Base meint, die eine Pufferlösung abfangen kann, und dass diese Pufferkapa-zität direkt von der Konzentration der Säure und ihrer korrespondierenden Base/Salz ab-hängt. Daher verringert sie sich auch beim Verdünnen eines Puffers: Ein verdünnter Puffer kann weniger OH−- und H+-Ionen ab-fangen, da er weniger abpuffernde Teilchen (Elektrolyte) enthält und damit eine gerin-gere Pufferkapazität hat.

BeispielWenn in einem Puffersystem eine schwa-che Säure mit pKS = 6,5 im Verhältnis 1 : 10 mit ihrem Salz vorliegt ([HA] : [A−] = 1 : 10), welchen pH-Wert hat dann dieser Puffer? Das Einsetzen der Angaben in die Glei-chung ergibt pH = 6,5 + lg 10/1 und das wiederum ergibt einen pH von 7,5.

Dieser Zusammenhang wird auch aus der Puf-fergleichung ersichtlich – offi ziell bekannt un-ter dem Namen Henderson-Hasselbalch-Glei-chung:

oder etwas abstrakter dargestellt:

Setzt du hier für Salz und Säu-re gleiche Konzentrationen ein, so bleibt nur noch pH = pKS ste-hen, da der Logarithmus von 1 ja Null ist. Außer zur Bestimmung des optimalen Puf-ferbereichs dient die Henderson-Hasselbalch-Gleichung zur pH-Berechnung von Puffern.

[Salz][Säure]

pH = pKS + lg

NaOH

Phosphorsäure (H3PO4) + NaOH

7,2

2,1

12,3

Wendepunkt 1 =Äquivalenzpunkt 1

Wendepunkt 2 =Äquivalenzpunkt 2

optimaler Pufferbereich 1pH = pKs1

optimaler Pufferbereich 2pH = pKs2

optimaler Pufferbereich 3pH = pKs3