Phosphatpuffer Reaktionsgleichungen?

Hallo Community, kann mir jemand sagen was eine vollständige Lösung zu dieser Aufgabenstellung sein könnte?

Ich bin damit irgendwie überfordert, weil H2PO4– ja die konjugierte Base zu NaH2PO4 ist aber ja auch selber noch als Säure agiert. Und der Zusammenhang zu Na2HPO4 fehlt mir auch noch.

Bei den Reaktionen mit OH- habe ich folgendes:

NaH₂PO₄ + OH^- ⇔ NaHPO₄ ^- + H₂O und NaHPO₄^- + OH^- ⇔ NaPO₄^2- + H₂O

Na₂HPO₄ + OH^- ⇔ Na₂PO₄^- + H₂O

Das ist aber auch eher geraten und bei den Reaktionen mit H3O+ komme ich auf gar nichts. Ich hoffe mir kann jemand helfen.

Danke im Voraus

Answer 1

[DedeM]

Moin,

hm, ich glaube, du hast das noch nicht richtig verstanden?!

Das Dihydrogenphosphatanion (H₂PO₄^–) ist die konjugierte Base zur Phosphorsäure (H₃PO₄).
Das Hydrogenphosphatanion (HPO₄^2–) ist allerdings die konjugierte Base zum Dihydrogenphosphatanion (H₂PO₄^–).

Ein Phosphatpuffer entsteht, wenn du nun die beiden Salze Natriumdihydrogenphosphat (NaH₂PO₄) und di-Natriumhydrogenphosphat (Na₂HPO₄) im Verhältnis 1:1 in Wasser löst.

In diesem Puffersystem gilt folgender Zusammenhang zwischen den beiden genannte Anionen:

H₂PO₄^– ⇄ HPO₄^2– + H⁺

Wenn du in diesem System nun die Konzentration der Protonen (H⁺-Ionen) erhöhst (Zugabe von H₃O⁺), dann wird das Gleichgewicht gestört. Nach dem Prinzip des kleinsten Zwangs (LeChatelier) reagiert das System dann darauf so, dass die Rückreaktion (also die Bildung von Dihydrogenphosphat, H₂PO₄^–) stärker erfolgt.

Deshalb:

Zugabe von H₃O⁺ zum Puffersystem:
H₃O⁺ + HPO₄^2– ---> H₂O + H₂PO₄^–

Du kannst dir das so vorstellen, dass die Hydrogenphosphatanionen die hinzukommenden Oxoniumionen (H₃O⁺) abfangen und neutralisieren, wobei sie selbst zu Dihydrogenphosphatanionen (H₂PO₄^–) werden.

Wenn du stattdessen Hydroxidanionen (OH^–) zum Puffersystem gibst und damit im Schema oben die Konzentration an Protonen (H⁺) verringerst, dann wird das Puffersystem wieder dem Prinzip des kleinsten Zwangs (LeChatelier) folgen und die Hinreaktion stärker ausführen.

Deshalb:

Zugabe von OH^– zum Puffersystem:
OH^– + H₂PO₄^– H₂O + HPO₄^2–

Das kannst du dir wiederum so vorstellen, dass diesmal die Dihydrogenphosphatanionen (H₂PO₄^–) die Protonen (H⁺) nachliefern, mit denen die Hydroxidanionen (OH^–) neutralisiert werden. Dabei werden die Dihydrogenphosphatanionen (H₂PO₄^–) zu Hydrogenphosphatanionen (HPO₄^2–).

Du siehst, das Puffersystem kann sowohl eine gewisse Menge an Protonen als auch an Hydroxidanionen abfangen, weil das Dihydrogenphosphatanion wie eine Säure reagieren und Protonen abgeben kann bzw. das Hydrogenphosphatanion wie eine Base reagieren kann, indem es Protonen aufnimmt.

LG von der Waterkant

Comments

[Birnenstiel]

Da hatte ich echt einen großen Denkfehler! Jetzt habe ich es verstanden. Wie immer danke für deine außergewöhnlich gute Erklärung.

Answer 2

[Picus48]

Das Na-Kation lässt man bei derartigen Betrachtungen aus Gründen der Übersichtlichkeit üblicherweise weg, weil es bei den Gleichgewichten keine Rolle spielt. Das Gleichgewicht, um das es geht, ist hier:

HPO₄^²⁻ + H₃O⁺ <--> H₂PO₄⁻ + H₂O

Gibt man zu dieser Pufferlösung eine Säure, so werden die darin enthaltenen Oxoniumionen (H₃O⁺) durch die Base HPO₄^2- abgefangen, indem sich daraus Säure (H₂PO₄^-) und Wasser (H₂O) bildet. Nach der Zugabe der Säure hat die Stoffmenge der Puffersäure H₂PO₄^- um den Betrag der zugefügten Oxoniumionen-Menge zugenommen und die der Pufferbase HPO₄^2- abgenommen. Die Oxonium-Ionen werden also weggepuffert und der pH-Wert der Lösung ändert sich nur relativ wenig.

H₂PO₄⁻ + OH⁻ <--> HPO₄^²⁻ + H₂O

Gibt man zu der Pufferlösung eine Base, so werden die darin enthaltenen Hydroxidionen (OH⁻) durch die Säure H₂PO₄⁻ abgefangen, indem sich daraus die Pufferbase (HPO₄^²⁻) und Wasser (H₂O) bildet. Auch hier ändert sich der pH-Wert nur wenig tn Vergleich zu einer ungepufferten Lösung.

Comments

[Birnenstiel]

Ja das Natrium hat mich etwas verunsichert danke für die Erklärung!