Pufferlösung

Eine Pufferlösung, oft auch Puffer, ist eine Lösung, die den pH-Wert bei Zugabe kleiner Mengen starker Säuren oder Basen weitgehend stabil hält. Das funktioniert, weil sie aus einem Paar einer schwachen Säure und ihrer konjugierten Base besteht; oder aus einer schwachen Base und ihrer konjugierten Säure.

Das Verhältnis der Bestandteile bestimmt den pH-Wert. Die pH-Abhängigkeit wird durch die Henderson-Hasselbalch-Gleichung beschrieben: pH = pKa + log([A-]/[HA]), wobei [A-] die Konzentration der konjugierten Base und [HA] die der un dissoziierten Säure ist. Bei Basenpuffern gilt analog pOH = pKb + log([BH+]/[B]).

Typische Beispiele sind Essigsäure mit Acetat, Ammonium mit Ammoniak sowie das Phosphat- bzw. Carbonatpuffersystem im Blut. Puffer wirken besonders im Bereich pKa ± 1; außerhalb dieses Bereichs sinkt ihre Wirksamkeit.

Herstellung und Kapazität: Puffer lassen sich durch Mischen von schwacher Säure mit ihrer konjugierten Base oder durch partielle Neutralisation einer starken Base mit der schwachen Säure herstellen. Die maximale Pufferkapazität ergibt sich, wenn die Konzentrationen von Säure- und Base-Teil hoch sind, und ist temperaturabhängig und pH-abhängig. Die Pufferkapazität ist am größten bei pH = pKa.

Anwendungen: In der Chemie, Biologie und Medizin werden Puffer verwendet, um Reaktionen oder Experimente stabil zu halten, in der Analytik zur Kalibrierung, und im Blut dient der Bikarbonat-Puffer der Aufrechterhaltung des Blut-pHs um etwa 7,35 bis 7,45.