Pufferlösungen im basischen Bereich?

Puffer bestehen aus einem Paar konjugierter Säure und Base; sie wirken am besten, wenn Säure und Base ungefähr im Verhältnis 1:1 eingesetzt werden, und dann gilt pH=pKₐ. Durch ein anderes Verhältnis zwischen Säure und Base kann man den Puf­fer-pH leicht verschieben, aber das hat Grenzen, weil dann die Pufferkapazität ab­nimmt, und jenseits eines 1:10-Verhältnisses (das verschiebt den Puffer-pH um eine Einheit) ist der Puffer dann schon ziemlich un­wirksam.

Sehen wir uns das am Beispiel NH₃ (pKₐ=9.25) genauer an:

In dieser Graphik siehst Du einen Haufen:

• Auf der x-Achse hat Du den pH-Wert, die Hintergrundfarben geben die Anteile der Base (NH₃, blau) und Säure (NH₄⁺, rot) in der Lösung an. Nur rund um den pKₐ (mar­kiert mit einem schwarzen Strick) liegen beide in merklichen Mengen neben­ein­an­der vor.
• Die gelbe Kurve ist die Pufferkapazität der Lösung, die orange der Anteil der Puf­ferkapazität, die auf das NH₃/NH₄⁺-Paar zurückgeht. Dazu gehört die linke y-Skala.
• Die schwarze Kurve zeigt an, wieviel NaOH man zu einer 1 mol/l NH₄⁺-Lösung zu­geben muß, um genau diesen pH zu erhalten (rechte y-Skala).
• Die dicken schwarzen Punkte geben die Stellen mit einfacher formaler Zusam­men­setzung (NH₃, NH₄Cl) an, der Ring den Pufferpunkt mit 1:1-Verhältnis zwi­schen NH₄⁺ und NH₃.

Du siehst, daß die Lösung nur in einem pH-Bereich nahe dem pKₐ puffert; deshalb sagt man auch oft, eine Puffersubstanz puffert nur in der Nähe des eigenen pKₐ.

Mehrbasige Säuren und deren Salze können mehrere Pufferbereiche haben, oder einen sehr breiten, der aus mehreren Gleichgewichten zusammengesetzt ist, z.B. Zitronensäure:

Da die drei pKₐ-Werte 3.09, 4.75, und 5.41 recht eng zusammenliegen, entsteht ein breiter Pufferbereich grob von 2.5 bis 6.