14.03.2007, 20:53:24 - [Medizin] - Lukas Brausch
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Chemische Puffer haben eine enorme Bedeutung für viele lebende Organismen auf diesem Planeten, die ohne einen solchen nicht überleben könnten.
So ist zum Beispiel ein Puffersystem aus biotechnologischer Sicht dafür verantwortlich, dass nicht schon kleine Dosen einer Säure den pH-Haushalt des Menschen durcheinander bringen und ihn somit töten würden.
Da die meisten Enzyme und auch die Blutkörperchen auf einen konstanten pH-Wert angewiesen sind, wäre es fatal, wenn sich dieser signifikant ändern würde.

Um chemische Puffer verstehen zu können, muss zunächst einmal die genaue Definition des selbigen bekannt sein, die da lautet:
„Unter einer Pufferlösung versteht man eine wässrige Lösung, deren pH-Wert sich bei Zugabe kleiner Mengen von Säuren oder Basen nur unwesentlich ändert.“
Diese Lösung besteht üblicherweise aus einer schwachen Säure und ihrer korrespondierenden Base.
Korrespondierend bedeutet in diesem Zusammenhang, dass eine Säure durch Protolyse Protonen in das umgebende Medium (zum Beispiel Wasser) abgibt und durch Aufnahme dieses Protons eine entsprechende Base gebildet wird.
Besonders in der Forschung kann es von großer bedeuten sein, zu wissen wie der pH-Wert der Pufferlösung berechnet werden kann. Hier findet stets die folgende Formel Anwendung:
pH = pKs + lg( (c(Salz) / c(Säure) ) (pKs := » Säurekonstante, c:= Konzentration in mol/l)

Einiges an Arbeit lässt sich jedoch sparen, wenn die Tatsache bekannt ist, dass pH = pKs gilt, wenn die Konzentration des Salzes und der Säure gleich sind, da lg(1) = 0 gilt.
Wäre zum Beispiel der pH-Wert eines Puffers, bestehend aus CH3COOH (c = 0.1 mol/l) und CH3COONa ( c = 0.1 mol/l) gesucht und der pKs von CH3COOH bekannt (4.76), so ließe sich recht schnell der zugehörige pH-Wert ermitteln:
pH = 4.76 + lg (0.1 / 0.1) = 4.76 + lg(1) = 4.76 + 0 = 4.76

Aber auch komplexere Aufgabenstellung, wie die Folgende, sind dank der sogenannten » Henderson-Hasselbalch-Gleichung recht simpel zu berechnen:
1 Liter Pufferlösung aus 0.2 mol/l CH3COOH und 0.2 mol/l CH3COONa hat den pH-Wert von 4.76 (siehe oben). Nun sei die Veränderung dieses pH-Wertes gesucht, wenn 10 ml HCL in der Konzentration 1 mol/l hinzu gegeben werden. Der Lösungsansatz lautet in diesem Falle wie folgt:
pH = 4.76 + lg((0.20)/0.21)
<=> pH ~ 4.74

Analog zu diesen Rechenbeispielen lässt sich die genannte Gleichung in vielfacher Weise zur Berechnung nahezu beliebig komplexer Aufgaben einsetzen und hat sich in der Chemie im Laufe der Zeit zu einem theoretischen Schweizer Taschenmesser entwickelt.


Autor: Lukas Brausch
Quellen:Printmedien

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