Lernziele
- Puffer definieren.
- Pufferkapazität definieren.
- Beschreiben Sie, wie ein Puffer den pH-Wert steuert.
- Listen Sie einige gängige Puffersysteme auf.
Wie funktioniert insulin?
Diabetes mellitus ist eine Störung des Glukosestoffwechsels, bei der die Insulinproduktion durch die Bauchspeicheldrüse beeinträchtigt ist. Da Insulin hilft, Glukose in die Zellen einzudringen, bedeutet eine Abnahme dieses Hormons, dass Glukose nicht normal verwendet werden kann., In diesem Fall beginnt der Körper, Fette abzubauen, wodurch der Blut-pH-Wert sinkt. Chemische Systeme im Körper können diese pH-Verschiebung für eine Weile ausgleichen, aber eine übermäßige Säureproduktion kann zu ernsthaften Problemen führen, wenn sie nicht durch Verabreichung von Insulin korrigiert wird, um den normalen Glukoseverbrauch wiederherzustellen.
Wird 1,0 L reinem Wasser nur 1,0 ml 0,10 M Salzsäure zugesetzt, sinkt der pH-Wert drastisch von 7,0 auf 4,0. Dies ist eine 1000-fache Erhöhung des Säuregehalts der Lösung., Für viele Zwecke ist es wünschenswert, eine Lösung zu haben, die in der Lage ist, solchen großen Veränderungen des pH-Werts zu widerstehen, wenn ihnen relativ kleine Mengen Säure oder Base zugesetzt werden. Eine solche Lösung wird Puffer genannt. Ein Puffer ist eine Lösung einer schwachen Säure oder einer Base und ihres Salzes. Beide Komponenten müssen vorhanden sein, damit das System als Puffer fungieren kann, um pH-Änderungen zu widerstehen. Kommerzielle Pufferlösungen, die eine Vielzahl von pH-Werten aufweisen, können erhalten werden.,
Einige gemeinsame Puffersysteme sind in der folgenden Tabelle aufgeführt:
| Puffersystem | Pufferkomponenten | pH des Puffers (gleiche Molaritäten beider Komponenten) |
| Essigsäure / Acetat Ion | CH 3 COOH / CH 3 COO − | 4.74 |
| Kohlensäure / Hydrogencarbonat − Ionen | H 2 CO 3 / HCO 3 − | 6.38 |
|
Dihydrogenphosphat− Ionen / Wasserstoffphosphat-Ionen |
H 2 PO 4 – / HPO 4 2 – | 7.,21 |
| Ammoniak / ammonium-ion | NH 3 / NH 4 + | 9.25 |
Ein Beispiel für einen Puffer ist eine Lösung aus Essigsäure (schwache Säure) und Natriumacetat (Salz). Der pH-Wert eines Puffers, bestehend aus 0,50 M CH 3 COOH und 0,50 M CH 3 COONa ist 4.74. Wenn 10,0 ml 1,0 M HCl zu 1,0 L des Puffers gegeben werden, sinkt der pH-Wert nur auf 4,73. Diese Fähigkeit, die zusätzlichen Wasserstoffionen aus dem hinzugefügten HCl“ aufzusaugen“, ist auf die folgende Reaktion zurückzuführen.,
Da sowohl das Acetation als auch die Essigsäure bereits im Puffer vorhanden waren, ändert sich nur das Verhältnis von einem zum anderen. Kleine Änderungen in diesem Verhältnis haben nur sehr geringe Auswirkungen auf den pH-Wert.
Wenn 10,0 ml 1,0 M NaOH zu weiteren 1,0 L desselben Puffers gegeben würden, würde der pH-Wert nur auf 4,76 ansteigen. In diesem Fall nimmt der Puffer die zusätzlichen Hydroxidionen auf.
Wieder ändert sich das Verhältnis von Acetation zu Essigsäure leicht, was diesmal zu einem sehr geringen pH-Wertanstieg führt.,
Es ist möglich, einem Puffer so viel Säure oder Base zuzusetzen, dass seine Fähigkeit, einer signifikanten Änderung des pH-Werts zu widerstehen, überfordert ist. Die Pufferkapazität ist die Menge an Säure oder Base, die einer Pufferlösung zugesetzt werden kann, bevor eine große Änderung des pH-Werts auftritt. Die Pufferkapazität wird überschritten, wenn die Anzahl der Molen von H + oder OH -, die dem Puffer hinzugefügt werden, die Anzahl der Molen der Pufferkomponenten überschreitet.
Zusammenfassung
- Puffer ist definiert.
- Reaktionen, die zeigen, wie Puffer den pH-Wert regulieren, werden beschrieben.,
Praxis
Lesen Sie das Material unter dem folgenden Link und beantworten Sie die folgenden Fragen:
http://chemcollective.org/activities/tutorials/buffers/buffers3
- Was ist eine schwache Säure?
- Was macht eine konjugierte Basis selten?
- Schreiben Sie die generische Gleichung zur Neutralisierung einer Base durch eine schwache Säure.
- Schreiben Sie die generische Gleichung für die Neutralisation einer Säure durch eine schwache base.
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- Was ist ein Puffer?
- Wie würde das Essigsäure/Acetat-Puffersystem eine zugesetzte Base neutralisieren?,
- Wenn dem Kohlensäure/Carbonat-Puffersystem Säure zugesetzt wird, wie wird es neutralisiert?
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- Puffer: Eine Lösung einer schwachen Säure oder einer Base und ihres Salzes.
- Pufferkapazität: Die Menge an Säure oder Base, die der Pufferlösung zugesetzt werden kann, bevor sich der pH-Wert stark ändert.