Pufferchemie

Pufferchemie bezeichnet die Untersuchung und Anwendung von Puffersystemen, also Lösungen, die den pH-Wert widerstehen, wenn Säuren oder Basen zugesetzt werden. Typischerweise bestehen Puffer aus einer schwachen Säure und ihrer konjugierten Base oder aus einer schwachen Base und ihrer konjugierten Säure. Durch das Gleichgewicht zwischen den Formen nehmen sie zugefügte H+-Ionen oder OH--Ionen auf oder geben sie ab, ohne den pH-Wert stark zu verschieben.

Der pH-Wert eines Puffers lässt sich oft mit der Henderson-Hasselbalch-Gleichung einschätzen: pH = pKa + log([Base]/[Säure]). Puffersysteme arbeiten optimal in einem Bereich von etwa einem pH-Unit um den pKa. Die Pufferkapazität hängt von der Gesamtkonzentration der Pufferbestandteile ab und ist begrenzt; Dilution, Temperatur und Salzgehalt beeinflussen sie.

Häufig verwendete Puffer: Phosphatpuffer (Na2HPO4/NaH2PO4) im Bereich ca. pH 6–8; Acetatpuffer (Essigsäure/Acetat) für pH 3–5; Ammonium-/Ammoniakpuffer für leicht basische Bereiche; in der Biologie oft Phosphatpuffer, HEPES und TRIS. Puffer finden sich zudem in Analytik, Zellkultur, Biochemie und Umweltchemie.

Auswahlkriterien: Ziel-pH, pKa-Wert des Paares, Temperaturabhängigkeit, Kompatibilität mit Probenmaterialien und gewünschte Ionenstärke. Puffersysteme sollten unter laborüblichen Bedingungen stabil gelagert und korrekt dosiert werden.