Was ist ein Pufferagent?

In der Säure-Base-Chemie ist ein Puffermittel ein Substanz, mit dem eine Lösung bei konstantem pH-Wert oder Säure-Alkalinitätsniveau aufrechterhalten werden kann. Säuren in wässriger Lösung liefern Hydronium (H ₃ o ⁺) Ionen, während die Alkalis Ionen mit Hydroxid (OH ^-) liefern. Der pH -Wert der Lösung ist ein Maß für die relativen Konzentrationen dieser Ionen. Eine Lösung, die ein Puffermittel enthält, kann bis zu einem Punkt die zusätzlichen Hydronium- oder Hydroxidionen absorbieren, die eingeführt werden, wenn eine Säure oder Base ohne Änderung am H <-Sub> 3 o ⁺/oh ^- Verhältnis und damit keine Änderung des pH-Werts zugesetzt wird. Natürlich vorkommende Puffer sind in biologischen Systemen zu finden, und Puffermittel sind in Chemie und Industrie viele Verwendungszwecke. Wenn eine Säure in Wasser gelöst wird, wird dies - in größerem Umfang - in H+ -Ionen und negativ geladenen Anionen ionisieren. Die H ⁺ ionen kombinieren mit Wasser zu Hydroniumionen (H ₃ o ⁺) und tDas negative Anion ist als konjugierte Basis bekannt. Wässrige Salzsäure bildet beispielsweise Hydroniumionen und die konjugierte Base ist das Chloridion: HCl + H ₂ o → h ₃ o + + cl -Säure. Ion ist eine schwache Basis, daher besteht Salzsäure in Wasser fast ausschließlich aus Hydroxoniumionen und Chloridionen, was sie zu einer starken Säure macht. In einer schwachen Säure ist die umgekehrte Reaktion jedoch signifikant, da die Konjugatbase stärker ist und die Konzentration von Hydroniumionen niedriger ist.

Eine Mischung, die ein Salz einer schwachen Säure zusammen mit der Säure enthält, aus der sie abgeleitet wird, kann häufig als saures Puffermittel verwendet werden. Das Salz sorgt für eine reichliche Versorgung der konjugierten Basis der Säure. Starke Säuren und ihre Salze sind als Puffermittel nicht nützlich wieEin saures Puffermittel benötigt große Mengen der Säure, um in nicht iionalisierter Form vorhanden zu sein, und da der pH in jedem Fall normalerweise in einem nahezu neutralen oder nur mäßig sauren oder alkalischen Wert gehalten werden muss. In ähnlicher Weise beinhaltet ein alkalisches Puffermittel normalerweise ein Salz eines schwachen Alkali zusammen mit dem Alkali selbst.

Ein einfaches Beispiel für eine saure Pufferlösung ist eine wässrige Lösung von Essigsäure und Natriumacetat. Essigsäure ist eine schwache Säure, daher wird das meiste nicht ionisiert. Bei der Zugabe einer Säure reagieren die zusätzlichen Hydroniumionen mit den Acetationen aus dem Natriumacetat, die mehr Essigsäure bilden, die größtenteils nichtionisiert bleiben und daher keinen großen Einfluss auf den pH-Wert haben. Wenn ein Alkali zugesetzt wird

lebende Organismen beschäftigen BufferiNG -Agenten in einer Reihe von Rollen. Zum Beispiel muss der pH -Wert des Blutes nahe 7,4 auf der alkalischen Seite von Neutral gehalten werden. Angesichts der Tatsache, dass eine Vielzahl von Chemikalien unterschiedlicher Säure und Alkalität durch aufgenommene Lebensmittel in den Blutkreislauf gelangen kann, ist ein Puffermittel erforderlich, um sicherzustellen, dass dieser Wert beibehalten wird. Dies wird durch eine Kombination aus Carbonsäure (H ₂ co ₃ ) und Wasserstoff-Carbonat (HCO ₃ -) Ionen erreicht.

Pufferagenten werden in der Industrie und in vielen gemeinsamen Produkten häufig eingesetzt. Sie werden in Reinigungsmitteln, in Lebensmitteln und im Brauen eingesetzt, um sicherzustellen, dass der pH -Wert innerhalb des für die Fermentation verantwortlichen Hefes in der Reichweite bleibt. Shampoo funktioniert am besten, wenn es leicht sauer ist, und enthält im Allgemeinen ein Puffermittel, um den Säuregehalt während der Verwendung zu verhindern. Puffer werden auch in Biologie und Biochemie verwendet. Good's Puffer, entwickelt in den 1960er Jahren von N.E. Gut, sind eine Gruppe von Pufferagenten sorgfältig DesiGNED, um biologische Reaktionen nicht zu stören.