Eine Pufferlösung und Puffersysteme sind Begriffe die im Bereich Chemie sowie Biologie Gang und Gebe sind. Der Zweck von Pufferlösungen ist das Aufrechterhalten eines stabilen pH-Wertes im menschlichen Blut. Was sind Puffer überhaupt und wie funktionieren ganze Puffersysteme sind hierbei wohl die nächsten Fragen die man sich stellt. Diese und weitere Fragen versuchen wir Ihnen im folgendem Beitrag zu erläutern.
Was ist ein Puffer?
Der Begriff Puffer ist einfach eine Abkürzung für Puffersystem. Ein Puffersystem wiederum ist ein Stoffgemisch, der den pH-Wert in einem stabilen und definierten Rahmen auf einem Level hält. Der pH-Wert soll sich nämlich durch die Zugabe einer basischen bzw. sauren Substanz nicht merklich verändern, erfahren Sie mehr. Wenn man die gleiche saure oder basische Substanz in ein ungepuffertes System geben würde, dann fände eine starke Veränderung des pH-Werts statt.
Zusammensetzung der Pufferlösung
Das Puffersystem bzw. eine Pufferlösung setzt sich oft aus einer schwachen Säure und ihrer konjugierten Base beieinander. Ziel ist, dass die Lösung starke Schwankungen des pH-Wertes entgegenwirkt und Basen sowie Säuren, die den pH-Wert verändern können, abfangen. Ampholyte und bifunktionelle Moleküle können auch als Puffer eingesetzt werden.
Welches Beispiel für eine Pufferlösung ist klassisch?
Der Carbonatpuffer ist die bekannteste Pufferlösung. Der Puffer besteht hier aus Natriumhydrogencarbonat und Kohlensäure. Der pH-Wert eines Puffers wird zwischen pH 7,35 sowie PH 7,45 eingependelt. Der Puffer kommt in biologischen Systemen vor und ist etwa auch Bestandteil des Blutes. Der pH-Wert des Blutes muss vor allem konstant gehalten werden. Bei starken Schwankungen kann dies lebensgefährlich werden. PH-Werte von unter 6,8 und über 8,0 im Blut sind nämlich tödlich.
Wo können Pufferlösungen genutzt werden und welche Varianten werden differenziert?
Puffersysteme werden in Biosystemen verwendet. Sie sind für menschliche und tierische Organismen von großer Bedeutung. Ohne konstante pH-Werte könnten Proteine, Enzyme wie auch rote Blutkörperchen und andere Komponenten des menschlichen Körpers nicht wie vorgesehen funktionieren. Ohne Puffersysteme würden beispielsweise schon kleine Säuremengen ausreichen, um wichtige Proteine zu denaturieren. Pufferlösungen können einen bestimmten Gehalt an starken Basen und Säuren standhalten. Die Menge an starken Basen sowie starken Säuren, die von einer Pufferlösung aufgenommen werden kann, ohne dass sich der pH-Wert merklich verändert, wird als Pufferkapazität betitelt. Die Pufferlösung spielt in der Chemie, in den Anwendungsgebieten Analytik und technischer Chemie (Galvanisierung), eine Rolle.
Eine Unterscheidung kann zwischen offenen und geschlossenen Puffersystemen gemacht werden. Die chemische Reaktion findet bei geschlossenen Puffersystem im Puffer statt. Die Pufferlösung reagiert nicht mit ihrer unmittelbaren Umgebung. Der Essigsäure-Acetat-Puffer wäre ein geschlossenes Puffersystem. Bei diesem Puffer werden Protonen sowie Hydroxy-Ionen ferngehalten. Das offene Puffersystem geht einen Austausch mit der Umgebung ein. Genau wie das Bicarbonat-CO2-Puffersystem der Lunge. Damit der pH-Wert stabil bleibt, wird Kohlenstoffdioxid (CO2) ausgeatmet damit dieser nicht in der Lunge bleiben.