Puffer-pH-Rechner

Eine Pufferlösung enthält nennenswerte Mengen einer schwachen Säure und ihrer konjugierten Base. Gemeinsam begrenzen sie pH-Änderungen, wenn kleine Mengen einer starken Säure oder Base zugegeben werden. Zugegebene Wasserstoffionen reagieren überwiegend mit der konjugierten Base, Hydroxidionen hauptsächlich mit der schwachen Säure. Dieses Zusammenspiel hält die Aktivität der Wasserstoffionen stabiler als in einer ungepufferten Lösung. Die Henderson-Hasselbalch-Gleichung verknüpft den Puffer-pH mit der Säuredissoziationskonstante und dem Verhältnis von konjugierter Base zu schwacher Säure. In logarithmischer Form entspricht der pH dem pKa plus dem Zehnerlogarithmus der Basenkonzentration geteilt durch die Säurekonzentration. Bei gleichen Konzentrationen beträgt das Verhältnis eins, sein Logarithmus null und der pH entspricht dem pKa. Eine zehnfach höhere Basenkonzentration hebt den pH um eine Einheit über den pKa; eine zehnfach höhere Säurekonzentration senkt ihn um eine Einheit. Der Rechner akzeptiert Konzentrationen in Mol pro Liter. Jede andere gemeinsame Konzentrationseinheit liefert jedoch dasselbe Verhältnis, sofern beide Eingaben dieselbe Einheit verwenden. Die Werte sollten Säure und konjugierte Base nach dem Mischen und nach möglichen Neutralisationsreaktionen beschreiben. Wird bei der Pufferherstellung starke Säure oder Base zugegeben, berechnen Sie zuerst stöchiometrisch die verbleibenden Stoffmengen der Komponenten und teilen sie durch das gemeinsame Endvolumen. Teilen beide Spezies dieses Volumen, kann auch direkt ihr Stoffmengenverhältnis verwendet werden. Die Henderson-Hasselbalch-Beziehung ist eine Näherung auf Grundlage einer einfachen Gleichgewichtsbetrachtung. Sie funktioniert am besten, wenn beide Formen in nennenswerten Mengen vorliegen, meist bei einem Verhältnis zwischen einem Zehntel und zehn. Das entspricht einem nutzbaren Pufferbereich von ungefähr pKa minus eins bis pKa plus eins. Sehr verdünnte Lösungen, hohe Ionenstärke, extreme Verhältnisse, mehrprotonige Gleichgewichte und Aktivitätseffekte können deutliche Abweichungen verursachen. Auch die Temperatur verändert den pKa und sollte zu den Bedingungen der Konstantenquelle passen. Nutzen Sie das Ergebnis zur Planung von Laborpuffern, zum Verständnis von Titrationsbereichen, zur Kontrolle von Rezepturberechnungen oder zum Lernen der Säure-Base-Chemie. Die Rechnung sagt den pH unter den genannten idealen Annahmen voraus. Bei empfindlichen analytischen, biologischen oder industriellen Arbeiten sollte der pH mit einem kalibrierten Messgerät bestätigt und die fertige Lösung sorgfältig eingestellt werden.