Säure/Base/Puffer

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Erklärung: Bilder

Wirkung: Zahlenwerte

1. Wenn HCl (NaOH) zu H₂O dazugegeben wird, entsteht eine saure (alkalische) Lösung

Reines Wasser

Sehr geringe Eigendissoziation
Einige H₂O-Moleküle sind dissoziiert (ca. 1 von 10⁸).
Weil bei der Dissoziation gleichviele H⁺ (bzw. H₃O⁺) und OH^- entstehen,
ist die Flüssigkeit insgesamt neutral.

Zugabe von HCl zu Wasser --- In der Skizze: 4 HCl dazugegeben

HCl dissoziiert als starker Elektrolyt in H₂O praktisch vollständig .
In der Lösung liegt ein Überschuss an H⁺ (bzw. H₃O⁺) vor.
Die Lösung ist sauer.

Zugabe von NaOH zu Wasser --- In der Skizze: 4 NaOH dazugegeben

NaOH dissoziiert als starker Elektrolyt in H₂O praktisch vollständig .
In der Lösung liegt ein Überschuss an OH^- (auch hydratisiert) vor.
Die Lösung ist alkalisch.

2. Essigsäure und Acetatpuffer --- H₂O ist nicht mehr gezeichnet!

Essigsäure CH₃COOH - in wässriger Lösung 

CH₃COOH dissoziiert als schwacher Elektrolyt in H₂O nur teilweise;
(Richtwert: 1 von 100)

Puffergemisch aus Essigsäure und Natriumacetat --- In der Skizze: 6 CH₃COOH / 4 NaCH₃COO

CH₃COOH dissoziiert nur teilweise.
NaCH₃COO dissoziiert (Salz, starker Elektrolyt) praktisch vollständig.
Teilchen in der Lösung: CH₃COOH, Na⁺, CH₃COO^-

3. HCl- Zugabe zu einem Puffergemisch --- In der Skizze: 4 HCl dazugegeben 

Gedankliche Ausgangssituation

Zusätzlich zu den Teilchen aus dem Puffergemisch
CH₃COOH, CH₃COO^-, Na⁺
und etwas H⁺
sind neu dazugekommen: H⁺ und Cl^- aus HCl
Die Lösung wäre wegen der H⁺ stark sauer!

Tatsächliche Situation nach Einstellung der Gleichgewichte

Die aus der HCl neu dazugekommenen H⁺
reagieren mit den Acetationen
zu (weitgehend) undissoziierter Essigsäure.
In der Lösung verbleiben wenig freie H⁺

Die dazu gekommenen H⁺ aus HCl haben sich mit Acetationen zu Essigsäure verbunden.
Verglichen mit der Zugabe von HCl zu H₂O ändert sich der pH-Wert nur wenig.
Das ist die Pufferwirkung!

4. NaOH- Zugabe zu einem Puffergemisch --- In der Skizze: 4 NaOH dazugegeben 

Gedankliche Ausgangssituation

Zusätzlich zu den Teilchen aus dem Puffergemisch
CH₃COOH, CH₃COO^-, Na⁺
und etwas H⁺
sind neu dazugekommen: Na⁺ und OH^- aus NaOH
Die Lösung wäre wegen der OH^- stark alkalisch!
(Die vorhandenen H⁺ würden sich mit OH^-
zu H₂O verbinden!)

Tatsächliche Situation nach Einstellung der Gleichgewichte

Die aus der NaOH dazugekommenen OH^-
reagieren mit CH₃COOH
zu Acetationen (und H₂O).
In der Lösung verbleiben wenig freie H⁺
aus der Dissoziation von CH₃COOH,
praktisch fast gleich der
Ausgangssituation im Puffer.

Die dazu gekommenen OH^- aus NaOH reagieren mit Essigsäure zu Acetationen.
Verglichen mit der Zugabe von NaOH zu H₂O ändert sich der pH-Wert nur wenig.
Der pH-Wert bleibt bei der Ausgangssituation des Puffers (schwach sauer).
Das ist die Pufferwirkung!