Wie berechnet man den Pufferbereich?

Answer 1

[indiachinacook]

Du rührst einen symmetrischen Puffer zusammen, der je 10 mmol NH₃ und NH₄⁺ in 100 ml enthält. Der pH beträgt pH=pKₐ=9.25.

Bei Zugabe von V=9 ml einer c=1 mol/l HCl kommen n=cV=9 mmol HCl dazu, die ebensoviel NH₃ zu NH₄⁺ protoniert, also haben wir dann 1 mmol NH₃ übrig, und ins­gesamt 19 mmol NH₄⁺. Die Henderson–Hasselbalch-Gleichung sagt eine Ver­schie­bung des pH um lg(NH₃/NH₄⁺) voraus, das sind lg(1/19)=−1.28 pH-Einheiten zu 7.97.

Mit der NaOH ist es genauso nur umgekehrt, also erwartet man einen pH=pKₐ+lg(NH₃/NH₄⁺)=​4.25+1.28=10.53.

In dieser Graphik siehst Du das Verhalten genauer. Der x-Wert 0 gehört zum Aus­gangs­puffer, und zu negativen Werten siehst Du den pH bei Laugenzugabe, zu positiven den bei Säurezugabe.

Außerdem zeigen die Hintergrundfarben die Mengen NH₄⁺ (rot) und NH₃ (blau) an. Du siehst, daß der Puffer überlastet ist, wenn das zugetropfte Volumen Säure bzw. Base 10 ml erreicht, denn dann ist jeweils eine Komponente des Puffers aufgebraucht.

Woher ich das weiß: Studium / Ausbildung – Chemiestudium mit Diss über Quanten­chemie und Thermodynamik