Puffer-Simulator
Gleichungen in dieser Simulation
| pKa | Puffer | der pH-Wert, bei dem die Säure zur Hälfte dissoziiert ist; ein Puffer wirkt am besten innerhalb von etwa 1 Einheit darum | |
|---|---|---|---|
| [A⁻] ÷ [HA] | Verhältnis von Basen- zu Säureform | Henderson-Hasselbalch: Säurezugabe macht aus A⁻ HA, Basenzugabe umgekehrt, und der pH folgt dem Logarithmus des Verhältnisses |
Mit den aktuellen Werten:
| C_T | Gesamtkonzentration des Puffers (mM) | Säure- plus Basenform, verdünnt durch das Volumen der Zugaben | |
|---|---|---|---|
| Kw | Ionenprodukt des Wassers | 10⁻¹⁴ bei 25 °C | |
| [H⁺] | Wasserstoffionenkonzentration | exakt aus dieser Protonenbilanz gelöst, sodass der pH auch weit vom pKa stimmt, wo Henderson-Hasselbalch versagt |
Mit den aktuellen Werten:
| β | Pufferkapazität | Mol starke Säure oder Base pro Liter, um den pH um 1 zu verschieben; am größten bei pH = pKa und proportional zu C_T |
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Mit den aktuellen Werten:
| V | Volumen | beginnt bei 100 mL in jedem Becherglas; reines Wasser hat nichts, was die Säure abfängt, daher fällt sein pH direkt auf etwa −log des Überschusses |
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Mit den aktuellen Werten:
So benutzt du den Puffer-Simulator
- Das linke Becherglas enthält einen Puffer, das rechte dasselbe Volumen reines Wasser. Drück Säure zugeben oder Base zugeben oder lass laufend zugeben; in beide kommt dieselbe Menge. Die Flüssigkeiten sind wie mit Universalindikator gefärbt, und der pH steht über jedem Glas.
- Im Puffer werden die blauen Moleküle der Säureform bei Basenzugabe gelb (Basenform) und bei Säurezugabe wieder blau, während rote H₃O⁺-Punkte selten bleiben. Im Wasser zeigt sich jeder Tropfen als freies H₃O⁺ oder OH⁻, und der pH springt um mehrere Einheiten. Das Diagramm zeichnet für beide Gläser die ganze Titrationskurve in beide Richtungen.
- Ändere Puffer, Konzentration und Anfangsverhältnis von Base zu Säure. Ein Puffer ist an seinem pKa und bei hoher Konzentration am stärksten und gibt auf, sobald eine Form aufgebraucht ist; die Anzeige, wie viel Säure oder Base er noch aufnimmt, zeigt das. Um einen Puffer mit einem bestimmten pH anzusetzen, nimm den Pufferrechner.
Häufige Fragen
Wie funktioniert ein Puffer?
Er enthält eine schwache Säure und ihre konjugierte Base zusammen, etwa Essigsäure und Acetat. Zugegebenes H⁺ wird von der Base abgefangen (A⁻ + H⁺ → HA) und zugegebenes OH⁻ von der Säure (HA + OH⁻ → A⁻ + H₂O). Statt dass sich das freie H⁺ stark ändert, ändert sich das Verhältnis von A⁻ zu HA ein wenig, und der pH folgt dem Logarithmus dieses Verhältnisses.
Was ist die Henderson-Hasselbalch-Gleichung?
pH = pKa + log₁₀([A⁻] ÷ [HA]). Bei gleichen Mengen Säure- und Basenform ist der pH gleich dem pKa; zehnmal mehr Base ergibt pKa + 1, zehnmal mehr Säure pKa − 1. Es ist eine Näherung, die zwischen etwa pKa − 1 und pKa + 1 bei gewöhnlichen Konzentrationen ausgezeichnet passt, und die Simulation zeigt sie neben dem exakten pH.
Was ist die Pufferkapazität?
Wie viel starke Säure oder Base ein Puffer pro pH-Einheit aufnehmen kann. Sie ist bei pH = pKa am größten, fällt zu beiden Seiten ab und ist proportional zur Gesamtkonzentration: Ein 100-mM-Puffer fängt zehnmal so viel Säure ab wie ein 10-mM-Puffer. Wähle einen Puffer, dessen pKa höchstens 1 vom gewünschten pH entfernt liegt.
Warum fällt der pH von Wasser durch einen Tropfen Säure so stark?
Reines Wasser enthält nur 10⁻⁷ M H⁺. Ein Milliliter 1-M-HCl in 100 mL ergibt etwa 0,01 M H⁺, hunderttausendmal mehr, also fällt der pH von 7 auf 2. In einem Puffer wird dieselbe Säure zur schwachen Säure HA, und das freie H⁺ ändert sich kaum.
Es heißt, WebGL sei abgeschaltet.
Die 3D-Ansicht braucht WebGL, das jeder aktuelle Browser hat. Es kann abgeschaltet sein, wenn die Hardwarebeschleunigung in den Browsereinstellungen deaktiviert ist oder der Grafiktreiber sehr alt ist. Schalte die Hardwarebeschleunigung ein oder probier einen anderen Browser.
Wird etwas hochgeladen?
Nein. Die Simulation zeichnet dein eigener Browser mit WebGL; nichts wird irgendwohin gesendet, und sie läuft auch offline weiter, sobald die Seite geladen ist.