Chemie-LK · CL3 · Säure-Base-Gleichgewichte

Puffer-Labor

Säure oder Lauge in Wasser und in einen Puffer tropfen und die pH-Werte vergleichen; Pufferkapazität, Henderson-Hasselbalch und Blutpuffer.

So gehst du vor

1Reiter „Wasser und Puffer“: Wähle einen Puffer und die Konzentrationen seiner beiden Komponenten.
2Gib Salzsäure oder Natronlauge milliliterweise zu. Beide Bechergläser bekommen dieselbe Menge; vergleiche die pH-Werte.
3Vergleiche den pH-Wert nach Henderson-Hasselbalch mit der exakten Rechnung und lies die Pufferkapazität ab.
4Reiter „Blutpuffer“: Verändere Atmung und Säurezugabe und beobachte den pH-Wert des Bluts im offenen und im geschlossenen System.

Salzsäure

Natronlauge

Beide Lösungen bekommen dieselbe Zugabe (c = 1 mol pro L). Gibst du Säure in eine Lösung, die schon Lauge enthält, wird diese zuerst neutralisiert.

ΔpH Wasser

0,00

ΔpH Puffer

0,00

pH-Wert bei Zugabe

Puffer herstellen

Puffersystem

Säure CH₃COOH (Essigsäure) und korrespondierende Base CH₃COO⁻ (Natriumacetat), pK_S = 4,75.

c(CH₃COOH)

0,10 mol pro L

c(CH₃COO⁻)

0,10 mol pro L

Henderson-Hasselbalch: pH = 4,75 + lg(1,00) = 4,75 (exakt 4,75)

Noch ohne Zugabe: Henderson-Hasselbalch 4,75, exakt 4,75.

Pufferkapazität (bis ΔpH = 1): 8,2 mmol Säure, 8,2 mmol Lauge.

Rechnung exakt aus der Ladungsbilanz (wie die Titrationskurven im Skript), mit Volumenzunahme; die Henderson-Hasselbalch-Gleichung setzt die Stoffmengen nach der Umsetzung ein. Universalindikator-Farben vereinfacht. Im echten Versuch nur unter Aufsicht der Lehrkraft und mit Schutzbrille.

Aufträge

Gib 1 mL Salzsäure in Wasser und in den Acetatpuffer (je 0,1 mol pro L). Vergleiche die pH-Änderungen und erkläre die Wirkung des Puffers mit Reaktionsgleichungen.
Gib so lange Salzsäure zum Acetatpuffer, bis der pH-Wert stark abfällt. Erkläre, wo und warum die Pufferwirkung endet, und vergleiche mit der angezeigten Pufferkapazität. Wiederhole mit c = 0,3 mol pro L für beide Komponenten.
Stelle mit dem Acetatpuffer einen pH-Wert von 5,00 ein (Henderson-Hasselbalch) und prüfe mit der exakten Rechnung. Verdünne dann den Puffer auf 0,01 mol pro L je Komponente und gib wieder 1 mL Salzsäure zu.
Blutpuffer: Erkläre, warum das Verhältnis c(HCO₃⁻) : c(CO₂) = 20 : 1 trotzdem gut puffert. Gib dazu 5 mmol pro L Säure ins offene und ins geschlossene System. Untersuche dann die Hyperventilation und beurteile, wie der Körper eine Azidose durch Atmung ausgleichen kann.

Theorie: Kapitel „Puffersysteme“ und „pH-Werte berechnen“ im Skript CL3 Säure-Base-Gleichgewichte. Der Puffer steckt auch im flachen Teil jeder Titrationskurve einer schwachen Säure: Titration.