Sie möchten wissen was eine Pufferlösung ist und wozu diese wichtig ist? Dann bietet der nachfolgende Text eine Einführung in die Welt der Pufferlösungen und Puffersystem. Eine Pufferlösung wird auch als Puffersystem oder in der Kurzform als Puffer bezeichnet. Ein Puffersystem besteht aus einem Stoffgemisch, dass den pH-Wert, selbst bei Zugabe von Base oder Säure nicht wesentlich verändert. In einem ungepufferten System würde hingegen der pH-Wert bei Zugabe einer Base oder einer Säure starkt verändert werden. Nachfolgend wird erläutert, wozu Puffersysteme wichtig sind und warum wir ein ganz bekanntes Puffersytem in unserem Körper besitzen, ohne dass wir nicht lebensfähig werden.
Pufferlösung – woraus bestehen sie und wozu sind sie gut?
Eine Pufferlösung besteht aus einer schwachen Säure sowie der konjugierten Base oder des entsprechenden Salzes. Pufferlösungen sollen starke pH-Schwankungen verhindern und können, im Idealfall, die Auswirkungen einer zugegebenen Base oder Säure auf den pH-Wert abfangen. Auch bifunktionale Moleküle und Ampholyte können als Puffer fungieren.
Carbonatpufer
Beispiel für eine Pufferlösung ist der Carbonatpufer. Dieser setzt sich aus Kohlensäure und Natriumhydrogencarbonatzusammen. Der Carbonatpuffer hält den pH-Wert zwischen pH 7,35 und pH 7,45 und ist ein Beispiel für einen natürlich vorkommenden Puffer. Der Carbonatpuffer ist Bestandteil des menschlichen Blutes. Ohne die Pufferlösung des Blutes würden Säuren und Basen die in Stoffwechselprozessen anfallen den Blut-pH-Wert zu start schwanken lassen. Ein Blut-pH-Wert über pH 8,0 sowie unter pH 6,8 ist für den Menschen tödlich.
Pufferlösungen spielen in Biosystemen eine große Rolle und sind beispielsweise in tierischen und menschlichen Organismen essenziell. Enzyme, Proteine, rote Blutkörperchen und viele andere Komponenten im menschlichen Körper benötigen einen konstanten pH-Wert. Ohne Puffersysteme würden schon kleinste Mengen an Säure (Laktat beispielsweise) ausreichen, um Proteine denaturieren zu lassen. Neben den Biosystemen finden Pufferlösungen auch in der Chemie Anwendung. Sie gehören zu Bereichen der Analytik und werden in der technischen Chemie beispielsweise bei der Galvanisierung genutzt. Jede Pufferlösung kann eine bestimmte Menge an starken Säuren oder Basen aufnehmen, ohne das der pH-Wert einen bestimmten pH-Bereich verlässt. Das wird auch als Pufferkapazität einer Pufferlösung bezeichnet.
Welche Puffersystemvarianten gibt es?
Unterschieden werden geschlossene Puffersysteme von offenen Puffersystemen. Bei einem geschlossenen Puffersystemfindet die chemische Reaktion ausschließlich im Puffer statt und es findet kein Austausch mit der Umgebung statt. Ein Beispiel für ein geschlossenes Puffersystem ist der Essigsäure-Acetat-Puffer. Die Pufferlösung fängt Hydroxyl-Ionen und Protonen ab. Sie verbleiben in der Lösung. Bei einem offenen Puffersystem, findet ein Austausch mit der Umgebung statt. Das ist beispielsweise beim Bicarbonat-CO2-Puffersystem der Lunge der Fall. CO2 wird ausgeatmet, um einen stabilen pH-Wert zu halten.