Henderson-Hasselbalch-Pufferrechner
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Ergebnis
Die Henderson-Hasselbalch-Gleichung setzt voraus, dass [HA] und [A⁻] viel größer sind als [H⁺] und [OH⁻]. Ein Puffer wirkt am besten im Bereich pKa ± 1. Stoffmengen in mol ergeben dasselbe Verhältnis wie Konzentrationen.
Verwende die Henderson-Hasselbalch-Gleichung, pH = pKa + log([A⁻]/[HA]), um mit Puffern zu rechnen. Bestimme den pH-Wert eines Puffers aus den Konzentrationen der schwachen Säure und ihrer konjugierten Base, bestimme das Base-Säure-Verhältnis und die Konzentrationen für einen Ziel-pH-Wert oder bestimme den pKa aus einem gemessenen pH-Wert. Du kannst die Stärke der Säure als pKa oder als Ka angeben.
Schritt-für-Schritt-Lösung
Henderson-Hasselbalch-Gleichung
Einsetzen
Wichtige Formeln
- pH-Wert
- pH = −log[H⁺]
- Schwache Säure
- [H⁺] ≈ √(Ka·c)
- Puffer
- pH = pKa + log([A⁻]/[HA])
So verwendest du die Henderson-Hasselbalch-Gleichung
- Bestimme die schwache Säure HA und ihre konjugierte Base A⁻, zum Beispiel Essigsäure und Acetat.
- Bestimme den pKa. Ist Ka gegeben, verwende pKa = −log Ka.
- Für den pH-Wert: pH = pKa + log([A⁻]/[HA]). Du kannst Stoffmengen statt Konzentrationen verwenden, weil beide im selben Volumen vorliegen.
- Für einen Ziel-pH-Wert: [A⁻]/[HA] = 10^(pH − pKa). Teile eine Gesamtkonzentration c auf in [A⁻] = c·r/(1 + r) und [HA] = c/(1 + r).
- Prüfe das Ergebnis: Wenn [A⁻] = [HA], ist der pH-Wert gleich dem pKa, und ein Puffer wirkt am besten im Bereich pKa ± 1.
Fragen und Antworten
Wann ist die Henderson-Hasselbalch-Gleichung genau?
Wenn [HA] und [A⁻] beide viel größer sind als [H⁺] und [OH⁻], was bei Puffern über etwa 0,01 mol/L mit einem pH-Wert zwischen etwa 3 und 11 meist zutrifft. Bei sehr verdünnten Lösungen oder ziemlich starken Säuren löse stattdessen das vollständige Gleichgewicht.
Was passiert, wenn ich einem Puffer eine starke Säure oder Base zusetze?
Rechne mit Stoffmengen. Zugesetztes H⁺ wandelt A⁻ in HA um, und zugesetztes OH⁻ wandelt HA in A⁻ um. Aktualisiere beide Mengen und setze dann das neue Verhältnis in die Gleichung ein.
Kann ich sie für einen basischen Puffer wie Ammoniak verwenden?
Ja, mit dem pKa der konjugierten Säure: Für NH₄⁺/NH₃ beträgt der pKa 9,25, also pH = 9,25 + log([NH₃]/[NH₄⁺]). Du kannst auch mit pOH = pKb + log([BH⁺]/[B]) und pH = 14 − pOH bei 25 °C rechnen.
Warum wirkt ein Puffer nur in der Nähe seines pKa?
Die Pufferwirkung erfordert reichlich HA und A⁻, um zugesetzte Säure oder Base aufzunehmen. Eine pH-Einheit vom pKa entfernt beträgt das Verhältnis schon 10:1, und weiter weg ist von einer der beiden Formen zu wenig übrig.
Welchen pH-Wert hat ein Puffer mit gleichen Mengen Säure und Base?
Er ist gleich dem pKa, weil log 1 = 0. Für Essigsäure und Natriumacetat in gleichen Konzentrationen beträgt der pH-Wert etwa 4,76.
Übe es selbst
pH-Wert & Puffer üben
Ein Rechner liefert das Ergebnis. In der Prüfung brauchst du die Methode: Übe sie mit neuen Aufgaben, Tipps und Musterlösungen.