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Pufferkapazität
Die Pufferkapazität gibt an, wie viele Oxonium-Ionen (H 3O +) bzw. Hydroxidionen (OH −) einem bestimmten Volumen einer Lösung zugegeben werden können, bis …
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Definition und Bedeutung
Die Pufferkapazität β, auch Pufferungskapazität genannt, ist ein Maß dafür, wie viel Säure oder Base ein Puffer abfangen kann, ohne dass sich der pH-Wert wesentlich ändert. Sie beschreibt damit die Stabilität des pH-Werts einer Lösung gegenüber der Zugabe starker Säuren oder starker Basen.
Genauer gibt sie an, wie viele Oxonium-Ionen (H₃O⁺) beziehungsweise Hydroxidionen (OH⁻) einem bestimmten Lösungsvolumen zugegeben werden können, bis ein festgelegter pH-Wert erreicht ist oder sich der pH-Wert um eine Einheit verringert beziehungsweise erhöht. Ihre Einheit ist Millimol pro Liter oder Mol pro Kubikmeter.
Abhängigkeit von der Zusammensetzung
Die Pufferkapazität hängt von den Konzentrationen der schwachen Säure und der schwachen Base ab, aus denen der Puffer besteht. Oxonium-Ionen können nur abgepuffert werden, solange die schwache Base in ausreichender Konzentration vorhanden ist. Hydroxidionen können entsprechend nur abgefangen werden, solange noch genügend schwache Säure vorhanden ist.
Je höher die Konzentrationen beider Pufferbestandteile sind, desto größer ist die Pufferkapazität. Ihr Maximum erreicht sie, wenn Puffersäure und Salz in äquimolaren, also gleich großen Stoffmengen vorliegen.
Pufferbereich und Erschöpfung
Als Faustregel gilt ein Puffer als erschöpft, sobald das Verhältnis der Säure- zur Base-Konzentration 1 zu 10 oder 10 zu 1 überschreitet. Der pH-Wert eines Puffers kann daher ungefähr um ±1 schwanken, bevor seine Pufferwirkung erschöpft ist.
Beispiel Blut
Im menschlichen Blut stellt die sogenannte Alkalireserve einen Vorrat an basisch puffernden Substanzen dar. Sie sorgt beim Lösen von Kohlenstoffdioxid für Pufferkapazität und ist Teil des Blutpuffers.