Schwerpunktforum: pH-Wert und Gleichgewichtsberechnungen
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Alt 19.05.2017, 17:56   #1   Druckbare Version zeigen
Joaha  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 3
Puffer aus 100% Essigsäure und Natriumacetat

Hallo Leute,

Ich möchte einen Acetat/essigsäurepuffer mit 4 pH herstellen. Hab schon einige Themen dazu gelesen, aber keins passt gut zu meiner Fragestellung.

Mit der HH-Gleichung und dem pKs-Wert von Essigsäure von 4,75 komme ich auf folgende Konzentrationen

c(HA)= 5,6234
c (A-)= 1

Wie fahre ich jetzt fort? Mein größtes Problem ist, dass ich nicht weiß in welcher einheit ich die Konzentrationen nehmen soll. g/l oder mol/l?

Ich habe 100% konzentrierte Essigsäure und Natriumacetat zur Verfügung

Wenn g/l:
Kann ich einfach 5,6234g Essigsäure in 1l Wasser und 1g Acetat in 1l Wasser lösen, und anschließend zusammenkippen, sodass ich 2l Lösung habe?

Wenn mol/l:
Kann ich mit den molaren Massen g/l ausrechnen und dann so wie oben Verfahren? Dann würde aber auf jeden Fall was anderes rauskommen, da nicht beide die gleiche molare Masse haben. Ich finde aber keine genaue Definition in welcher Einheit c angegeben ist.

Oder ist mein Ansatz völlig falsch?
Ich hoffe jemand kann helfen.
Joaha ist offline   Mit Zitat antworten
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Alt 19.05.2017, 19:36   #2   Druckbare Version zeigen
magician4 Männlich
Mitglied
Beiträge: 6.721
AW: Puffer aus 100% Essigsäure und Natriumacetat

acetat-essigsaeure-puffer gibts wie sand am meer: jede beliebige kombi*) aus den beiden sachen, sofern nur das molare verhaeltnis 5,623 : 1 gewahrt ist, wird dir pH = 4 liefern

unterscheiden werden sich die puffer allerdings dadurch, wie "kraeftig" ( "pufferkapazitaet") die sind: ne steife sose bringt halt mehr stabilitaet ( {\to} du kannst da beispw. mehr starke saeure oder starke lauge reinschippen ehe wirklich was geschieht, der puffer mithin "gebrochen" ist)

{\to} du musst dich entscheiden (was du ja frei tun kannst) wie kraeftig dein puffer werden soll, und erst dann kannste konkret weiterrrechnen***)


gruss

Ingo



*)
... nun ja, innerhalb "vernuenftiger" grenzen: weder sollte die sosse derart steif sein, dass du nimmer mit fug und recht von ner waessrigen loesung reden darfst, noch sollte die derart verduennt daherkommen, dass das ionenprodukt des wassers den sich einstellenden pH domioniert.
dazwischen jedoch geht alles**)

**)
wobei fuer das hoeher konzentrierte ende des bereichs dann ggf. auf "aktivitaet" korrigiert werden muesste - was das verhaeltnis ein wenig verschieben koennte
aber prinzipiell geht das auch dort ansonsten.

***)
so erhaeltst du beispw. - falls du dir diesen wert waehlen solltest - fuer ne gesamt-pufferstaerke von 10 mM/L und 1 L zielvolumen sodann:

[AcO-] = 1 / (1 + 5,623) * 10 mM {_\approx} 1,51 mmol/L {\to} fuer 1 L sind 1,51 mmol Na-acetat vorzulegen

[AcOH] = 5,623 / (1 + 5,623) * 10 mM {_\approx} 8,49 mmol/L {\to} fuer 1 L sind 8,49 mmol essigsaeure vorzulegen

... und das ganze dann ad 1 L auffuellen: voila!
magician4 ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 19.05.2017, 21:39   #3   Druckbare Version zeigen
Joaha  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 3
AW: Puffer aus 100% Essigsäure und Natriumacetat

Also ich entnehme deine Antwort dass es sich um das molare Verhältnis geht und nicht um das gravimetrische.

Hab ich das richtig verstanden, dass die konzentration der jeweiligen Lösungen beliebig sein kann, Hauptsache das Verhältnis bleibt gleich? Je höher desto besser die Pufferstärke.

Noch eine Frage: wofür steht die Einheit mM?
Joaha ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 19.05.2017, 22:11   #4   Druckbare Version zeigen
magician4 Männlich
Mitglied
Beiträge: 6.721
AW: Puffer aus 100% Essigsäure und Natriumacetat

Zitat:
Also ich entnehme deine Antwort dass es sich um das molare Verhältnis geht und nicht um das gravimetrische.
mit der Henderson-Hasselbalch-gleichung berechnest du stets und immer ein stoffmengen ("molares")- resp. konzentrationen-verhaeltnis

{\to} ja, stimmt, genau das hast du berechnet gehabt

Zitat:
Hab ich das richtig verstanden, dass die konzentration der jeweiligen Lösungen beliebig sein kann, Hauptsache das Verhältnis bleibt gleich?
wenn es dir ausschliesslich um den pH - wert geht, egal wie stark der stabilisiert ist: ja

... denn der pH-wert eines puffers ist von der absolutkonzentration der mische unabhaengig
Zitat:
Je höher desto besser die Pufferstärke.
innerhalb der andiskutierten vernuenftigen grenzen: ja
Zitat:
wofür steht die Einheit mM?
M steht in diesem kontext fuer "mol pro liter", das kleine m fuer "milli" ... und somit steht das insgesamt fuer "millimol pro liter"

gruss

Ingo
magician4 ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 19.05.2017, 22:19   #5   Druckbare Version zeigen
Joaha  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 3
AW: Puffer aus 100% Essigsäure und Natriumacetat

Vielen Dank für die ausführliche Antwort.

Ich würde gerne BSA mit einem pH-Wert von ca 4,7 im Puffer lösen. Hast du einen Vorschlag wie stark die Pufferlösung dann sein sollte?

10 mM scheinen mir da doch etwas wenig oder?
Joaha ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 20.05.2017, 13:38   #6   Druckbare Version zeigen
magician4 Männlich
Mitglied
Beiträge: 6.721
AW: Puffer aus 100% Essigsäure und Natriumacetat

sehe ich das richtig, dass du mit "BSA" rinderalbumin meinst?


... und falls ja:

der isoelektrische punkt ( und damit der "effektive pKs") dieses proteins liegt in der tat bei pH = 4,6

{\to} du hast es also mit einer "effektiven saeure", etwa von der staerke der essigsaeure (pKs 4,76) zu tun

nun kann man - eher aufwendig - das nebeneinander zweier nahezu gleichstarker saeuren neben dem konjugierten anion der einen saeure "exakt" berechnen*), keine frage.

man kann nun aber auch wie folgt argumentieren:

- das verhaeltnis AcOH : AcO- fuer eine sosse ohne weitere zutaten hattest du dir ja berechnet.

- damit ein puffer sinn macht, soll er "schuetzen", d.h. gegen sonstige unerwuenschte einfluesse stabilisieren.
hast du weiter keine pH-aktiven zutaten mehr im konzert ( {\to} das wiederum haengt davon ab, was du mit der gepufferten BSA - loesung des weiteren vorhast {\to} das sollte sich aus deiner vorschrift, literaturstelle... (?) ergeben), so wuerde ich wie folgt argumentieren:

- der puffer soll bevorzugt verknabbert werden koennen {\to} du solltest so wie die dinge liegen da deutlich mehr puffer als BSA am start haben, also sagen wir mal stoffmengenverhaeltnis 10:1 waere ne gute idee (denn dann wird rund 90% irgendwelcher "pH-attacken" von der essigsaeure "beantwortet", und nur 10% vom albumin, so uebern dicken daumen)

{\to} hast du eine recht konzentrierte BSA-loesung im blick, sollte dieser ansatz tragfaehig sein, d.h. fuer ne beispw. 1 mM BSA-loesung als ziel solltest du da mit nem 10 mM puffer (wie in meinem ersten post berechnet) gut beraten sein

nun ist 1 mM fuer enzyme in der biochemie aber eigentlich eher ne viel zu aktive sosse: mir sind da eher konzentrationen von 1 µM gelaeufig (oder weniger)
{\to} in diesem fall waere dann, meiner obigen argunentation folgend, deine ziel-konzentration fuer den acetat/essigsaeure-puffer ja bei 10 µM anzusiedeln...
... und das waere dann halt aber doch schon a bisserl schwach auf der brust
( es sei denn, du arbeitest unter strengem luftausschluss [kein CO2-einbruch in die sosse (...)] , mit wasser "ultra-pur, goldstandard" als loesungsmittel ( man glaubt ja garnicht, was im normalen "dem. wasser" da noch so alles rumspaddelt) usw. usf. )

{\to} denkst du also ueber sowas nach ( insbes. wenn du dir da ne stock-solution fuer allg. biochemische vorbehandlung von pipettenspitzen o.ae. herzustellen gedenkst), dann wuerde ich die schutzwirkung doch deutlich staerker waehlen als zunaechst oben andiskutiert: so 1 mM minimal waere mein tip, das sollte es tun

schlussendlich ist jedoch massgeblich was - falls du dich auf sowas beziehst - in deiner konkret benutzten literaturstelle ausgefuehrt ist! **)

good luck, viel erfolg

Ingo



*)
etwa ueber eine ladungsbilanz-gleichung, was dich dann - wiederum im einfachst denkbaren naeherungsfall - zu nem kubischen loesungsterm fuehrt, mindestens.

**)
sofern das nicht offensichtlich irrefuehrender unsinn ist ... gibts ja auch, dass manche leute ihr "wissen" so vor nacharbeiten schuetzen in publikationen: ups...sorry...steht da 50°C ? nee.. issn tipfehler ... muss 0°C sein ...
(was fuer eiweisse/enzyme natuerlich nen gewissen unterschied macht )

Geändert von magician4 (20.05.2017 um 13:45 Uhr)
magician4 ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 20.05.2017, 18:28   #7   Druckbare Version zeigen
imalipusram  
Mitglied
Beiträge: 5.363
AW: Puffer aus 100% Essigsäure und Natriumacetat

Zitat:
Zitat von magician4 Beitrag anzeigen
{\to} hast du eine recht konzentrierte BSA-loesung im blick, sollte dieser ansatz tragfaehig sein, d.h. fuer ne beispw. 1 mM BSA-loesung als ziel solltest du da mit nem 10 mM puffer (wie in meinem ersten post berechnet) gut beraten sein nun ist 1 mM fuer enzyme in der biochemie aber eigentlich eher ne viel zu aktive sosse: mir sind da eher konzentrationen von 1 µM gelaeufig (oder weniger) {\to} in diesem fall waere dann, meiner obigen argunentation folgend, deine ziel-konzentration fuer den acetat/essigsaeure-puffer ja bei 10 µM anzusiedeln...
BSA hat pimaldaumen so in etwa 30-50 Carboxylgruppen. Für eine 10uM BSA-Lösung dürfte man dann mit 5-10mM Puffer (10x50) im grünen Bereich liegen. Dann kommt noch dazu, daß viele Proteine gerne eine bestimmte Ionenstärke hätten, um sich wohlzufühlen. Also noch etwas mehr Puffersubstanzen nehmen oder besser sich in diesem Fall den Bedingungen aus dem Serum annähern.

Gesendet von meinem ASUS Z37S mit Xubuntu 16.04 LTS, welcher gerade auf einem IKEA-Schreibtisch Modell "Kläppa-Bretlää" steht.
__________________
I solemnly swear that I'm up to no good!
伍佰 (WuBai - Run run run!) (ein Musikvideo mit dem Bambushaus und dem imalipusram unter den Statisten)
Noch ein nettes Video (nerdy, ein LIHA-Robot)
Und so gehts hier manchmal zu (sowas Ähnliches wie Fronleichnam, hier wird TuDiGong, dem Erdgott, tüchtig eingeheizt!) Oder so (auch ungeeignet für Gefahrstoffphobiker) und so.
imalipusram ist offline   Mit Zitat antworten
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