Aufgabe 2

1L Glycinlösung mit $c=0,1 \frac{mol}{L}$ soll mit xL Salzsäure mit $c=10 \frac{mol}{L}$ auf den optimalen Pufferwert pH eingestellt werden.

Lösungsansatz:

Glycin $H_2N-CH_2-COOH$ liegt als "inneres Salz" (=Beatin) in der Form $H_3N^+-CH_2-COO^-$ vor.  Bei der Zugabe von HCl wird das Glycin an der Carboxy-Gruppe protoniert.

Reaktionsgleichung:  $H_3N^+-CH_2-COO^- \ \ \ +\ \ \ H^+ \  + \ Cl^- \ \ \  <=> \ \ \ H_3N^+-CH_2-COOH \ \ \ +\ \ \ Cl^-$

Was ist eine optimale Pufferlösung?  Das ist eine, in der die Konzentration der Säure und der dazugehörenden Base gleich ist, also c(Säure)=c(Base).  Dann sind aber auch die entsprechenden Stoffmengen gleich: n(Säure)=n(Base).

Welche Stoffmenge an Glycin liegt vor?  $n(Glycin) = c \cdot V = 0,1 \frac{mol}{L} \cdot 1L = 0,1 mol$

Für den optimalen Puffer muss also die Hälfte davon als Säure und die andere Hälfte davon als konjugierte Base vorliegen.

Die Protonen kommen zwar ursprünglich vom HCl, aber im Puffer ist die Base (Protonenakzeptor) $H_3N^+-CH_2-COO^-$ und die dazugehörige Säure (Protonendonator) ist $H_3N^+-CH_2-COOH$.

Ursprünglich haben wir 0,1mol Glycin. Für den optimalen Puffer muss ich das jetzt je zur Hälfte aufteilen in 0,05mol Protonenakzeptor $H_3N^+-CH_2-COO^-$ und 0,05mol Protonendonator $H_3N^+-CH_2-COOH$.  Um dieses zu erreichen muss ich entsprechend der obigen Reaktionsgleichung also auch 0,05mol HCl zugeben.

Wieviel L HCl brauche ich dazu?  $V_{HCl} = \frac{n(HCl)}{c(HCl)} = \frac{0,05 mol \cdot L}{10 mol} = 0,005L = 5mL $