So berechnen Sie die Pufferkapazität

Üblicherweise verwendete Puffer bestehen entweder aus einer schwachen Säure und ihrer konjugierten Base oder einer schwachen Base und ihrer konjugierten Säure.

Pufferlösung - Beispiele

1. HCO₃^- / CO₃^2- Puffer
2. H₂PO₄^- / HPO₄^2- Puffer
3. CH₃COOH / CH₃GURREN^- N / a⁺ Puffer

Vorbereitung der Pufferlösung

Wenn wir eine Pufferlösung vorbereiten wollen, nehmen wir,

1. Eine Säure, deren pKa-Wert dem erforderlichen pH-Wert am nächsten kommt, und deren konjugiertes Basesalz oder,
2. Eine Base, deren 14-pKb-Wert dem erforderlichen pH-Wert am nächsten kommt, und deren konjugiertes Säuresalz.

Pufferverhältnis

Das Pufferverhältnis der beiden Komponenten wird durch die berühmte Henderson-Hassel-Bach-Gleichung ermittelt

 pH = pKa + log B / A    (B = Base, A = Säure)

Pufferkapazität

Die Pufferkapazität gibt an, wie stark der Puffer ist, wenn er einer Zugabe von Base oder Säure standhält. Dies hängt von zwei Faktoren ab, dem Pufferverhältnis und den tatsächlichen Konzentrationen der beiden Komponenten. Ein Puffer ist stark, wenn beide Komponenten in gleichen Konzentrationen vorliegen. Dies geschieht nur bei pH = pKa oder 14-PKb. Wir wissen auch, dass das Pufferverhältnis auf verschiedene Weise erhalten werden kann.

Wenn zum Beispiel B / A = 2 ist, könnte dies durch erhalten werden,

B = 2 Formm^-3    und A = 1 moldm^-3

B = 0,2 m^-3 und A = 0,1 moldm^-3

B = 0,02 moldm^-3 und A = 0,01 moldm^-3 und so weiter.

Es hat sich jedoch gezeigt, dass bei höheren Konzentrationen die Pufferkapazität zunimmt.

Die Pufferkapazität wird durch den Pufferindex β angegeben.

β = B / ∆pH

∆B = zugesetzte Menge an starker Säure oder starker Base (in Molarität^-3) und ∆pH = der pH-Unterschied, der durch die Zugabe einer starken Base oder einer starken Säure verursacht wird.

So berechnen Sie die Pufferkapazität 

SCHRITT 1: Nehmen Sie 1 dm³ des interessierenden Puffers (1 Liter)

SCHRITT 2: Messen Sie den anfänglichen pH-Wert mit einem genau kalibrierten pH-Meter, pH_x.

SCHRITT 3: Gebe eine bekannte Menge starker Säure / starker Base hinzu und mische die Lösung gut, um das Gleichgewicht herzustellen.

SCHRITT 4: Messen Sie den endgültigen pH-Wert der Mischung mit einem genau kalibrierten pH-Meter, pH_y.

SCHRITT 5: BERECHNUNG

Zur Veranschaulichung verwende ich Essigsäurepuffer, zugegebene Menge NaOH = 0,02 mol, pH x = 4,75 pH_y= 5,20

Einsetzen in die Gleichung,

ß = /B / ∆pH = 0,02 mol / (5,20 - 4,75)

                                = 0,044 mol

HINWEIS: Die Pufferkapazität wird immer für 1 dm berechnet³ des Puffers. Wenn Sie ein anderes Puffervolumen verwenden, berechnen Sie immer entsprechend.

Die vorstehende pH-Differenz wurde mit 500,0 cm angegeben³ des Puffers, dann β = (0,044 mol / 2) = 0,022 mol

Weil das Volumen 1/2 von 1dm beträgt³ Der erhaltene Wert wird mit 1/2 multipliziert.