Was ist ein Pufferagent?

In der Säure-Base-Chemie ist ein Puffermittel eine Substanz, mit der eine Lösung bei konstantem pH-Wert oder Säure-Alkalinitätsniveau aufrechterhalten werden kann.Säuren in wässriger Lösung liefern Hydronium (H ₃ O ⁺) Ionen, während Alkalis Hydroxid (OH ^-) -Ionen 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 ₃ O ⁺/OH ^--Verhältnis zugesetzt wirdund damit keine Änderung des pH -Werts.Natürlich vorkommende Puffer sind in biologischen Systemen zu finden, und Puffermittel sind in Chemie und Industrie viele Verwendungszwecke.

Wenn eine Säure in Wasser gelöst ist, wird sie mdash;in größerem oder weniger Ausmaß mdash;Ionisieren in H+ -Ionen und negativ geladene Anionen.Die H ⁺ -Ionen kombinieren mit Wasser zu Hydroniumionen (H ₃ O ⁺) und das negative Anion ist als konjugierte Basis bekannt.Wässrige Salzsäure bildet beispielsweise Hydroniumionen und die konjugierte Base ist das Chloridion: HCl + H ₂ O Rarr; h ₃ o ⁺ + cl ^-. Die konjugierte Base kann mit Hydroniumionen reagieren, um die Säure neu zu formenFast ausschließlich aus Hydroxoniumionen und Chloridionen, was es 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.als saures Puffermittel verwendet werden;Das Salz sorgt für eine reichliche Versorgung der Säurenkonjugatbasis.Starke Säuren und ihre Salze sind als Puffermittel nicht nützlich, da ein saures Puffermittel große Mengen an der Säure benötigt, um in nichtionisierter Form vorhanden zu sein, und weil der pH in jedem Fall normalerweise in einem nahezu neutralen oder nahezu neutralen oderNur mäßig saurer oder alkalischer Wert.In ähnlicher Weise umfasst 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 hinzugefügt wird, reagiert das zusätzliche Hydroxid (OH

-

) -Ionen mit der Essigsäure, um Acetationen und Wasser zu bilden, und mit der geringeren Menge an Hydroniumionen, um mehr Wasser zu bilden, wiederum mit geringer Wirkung auf den pH-Wert. ^{Lebende Organismen beschäftigen Pufferagenten in einer Reihe von Rollen.Zum Beispiel muss der pH -Wert des Blutes in der Nähe von 7,4 mdash gehalten werden.leicht auf der alkalischen Seite von Neutral.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 aufrechterhalten wird.Dies wird durch eine Kombination aus Carbonsäure (H} 2

Co

3 _{) und Wasserstoff-Carbonat (HCO} 3 -_{) Ionen erreicht.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 häufig verwendet.Warenpuffer, entwickelt in den 1960er Jahren von N.E.Gut, sind eine Gruppe von Pufferagenten, die sorgfältig für mich konzipiert sindbiologische Reaktionen beeinträchtigen.}