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Calculadora de Henderson-Hasselbalch (pH de tampones)
En resumen: calculadora de Henderson-Hasselbalch: halla el pH de un tampón, el pKa, la razón base/ácido o cuánto ácido y base conjugada usar para un pH objetivo, con tampones habituales predefinidos. Es gratuita, funciona en tu navegador y no requiere descarga.
Elige un tampón habitual o escribe un pKa. Resuelve el pH, el pKa o la razón [A⁻]/[HA], o deja que la calculadora reparta una concentración total en cantidades de ácido y base, en moles y gramos. Un modo de base débil resuelve pOH = pKb + log([BH⁺]/[B]).
Ecuación de Henderson-Hasselbalch
pH = pKa + log₁₀([A⁻]/[HA]) [A⁻]/[HA] = 10^(pH − pKa)
tampón de base débil: pOH = pKb + log₁₀([BH⁺]/[B]) pH = 14.00 − pOH (25 °C)
preparar un tampón de concentración total C: [HA] = C / (1 + r) [A⁻] = C·r / (1 + r) r = 10^(pH − pKa)
Como ambas especies están en el mismo volumen, puedes usar moles en lugar de concentraciones en la razón. Cuando [A⁻] = [HA], pH = pKa. Para un tampón básico, la constante ácida correspondiente es pKa(BH⁺) = 14,00 − pKb, así que NH₃/NH₄⁺ con pKb = 4,75 se comporta como un tampón ácido con pKa = 9,25.
Capacidad amortiguadora
Un tampón funciona mejor dentro de aproximadamente pKa ± 1, donde la razón base/ácido está entre 0,1 y 10. La capacidad es máxima a pH = pKa y aumenta con la concentración total. La calculadora indica β = 2,303·C·Ka[H⁺]/(Ka + [H⁺])², los moles de ácido o base fuertes por litro necesarios para variar el pH en una unidad (se ignora la contribución del propio agua).
Tampones habituales y valores de pKa (25 °C)
| Tampón | Par ácido / base | pKa | Intervalo de pH útil |
|---|---|---|---|
| Ácido acético / acetato | CH₃COOH / CH₃COO⁻ | 4.76 | 3,76 a 5,76 |
| Ácido fórmico / formiato | HCOOH / HCOO⁻ | 3.75 | 2,75 a 4,75 |
| Ácido cítrico (pKa₁) | H₃Cit / H₂Cit⁻ | 3.13 | 2,13 a 4,13 |
| Ácido carbónico / bicarbonato | H₂CO₃ / HCO₃⁻ | 6.35 | 5,35 a 7,35 |
| Fosfato (pKa₂) | H₂PO₄⁻ / HPO₄²⁻ | 7.21 | 6,21 a 8,21 |
| HEPES | HEPES / HEPES⁻ | 7.5 | 6,5 a 8,5 |
| Tris | TrisH⁺ / Tris | 8.07 | 7,07 a 9,07 |
| Amonio / amoníaco | NH₄⁺ / NH₃ | 9.25 | 8,25 a 10,25 |
Los valores de pKa son valores bibliográficos típicos a 25 °C y baja fuerza iónica. Los otros pKa del fosfato son aproximadamente 2,15 y 12,3. Los del ácido cítrico son 3,13, 4,76 y 6,40. El valor del ácido carbónico es el pKa aparente que incluye el CO₂ disuelto. El Tris varía unas −0,03 unidades de pH por °C, así que un tampón Tris preparado a 25 °C es más ácido a 37 °C.
Ejemplos resueltos
pH de un tampón de acetato
Ácido acético 0,10 M y acetato de sodio 0,15 M, pKa = 4,76.
pH = 4,76 + log(0,15/0,10) = 4,76 + 0,176
pH = 4,94
Adición de ácido fuerte (estilo JEE/NEET)
Un tampón contiene 0,10 mol de CH₃COOH y 0,10 mol de CH₃COO⁻. Se añaden 0,010 mol de HCl.
El H⁺ convierte base en ácido: base 0,09 mol, ácido 0,11 mol. pH = 4,76 + log(0,09/0,11)
pH = 4,67 (solo 0,09 unidades menos)
Razón para un fosfato similar a la sangre
pH objetivo 7,40 con H₂PO₄⁻/HPO₄²⁻, pKa = 7,21.
[HPO₄²⁻]/[H₂PO₄⁻] = 10^(7,40 − 7,21) = 10^0,19
Razón = 1,55 : 1
Preparar 1,0 L de tampón de acetato 0,10 M, pH 5,00
r = 10^(5,00 − 4,76) = 1,738. [HA] = 0,10/2,738 = 0,0365 M, [A⁻] = 0,0635 M.
Acetato de sodio: 0,0635 mol × 82,03 g/mol. Ácido acético: 0,0365 mol × 60,05 g/mol.
5,21 g de CH₃COONa + 2,19 g de CH₃COOH
Tampón básico a partir del pKb
NH₃ 0,20 M y NH₄Cl 0,10 M, pKb = 4,75.
pOH = 4,75 + log(0,10/0,20) = 4,45
pH = 14,00 − 4,45 = 9,55
Hallar el pKa en la semineutralización
En la semineutralización de un ácido débil, el pH-metro marca 3,75.
[A⁻] = [HA], así que log(1) = 0.
pKa = 3,75 (ácido fórmico)
Errores comunes
- Razón invertida. Es base sobre ácido: log([A⁻]/[HA]). Más base significa un pH más alto.
- pKb en la ecuación ácida. Para NH₃/NH₄⁺ usa pOH = pKb + log([BH⁺]/[B]) o convierte: pKa = 14 − pKb.
- Olvidar primero la reacción. Cuando añades un ácido o una base fuertes, haz la estequiometría (moles) antes de usar la ecuación.
- Usarla fuera de su intervalo. La ecuación supone que ambas especies están mucho más concentradas que [H⁺] y [OH⁻]. Falla con tampones muy diluidos y con razones mucho mayores que 10 : 1.
- pKa equivocado en ácidos polipróticos. Elige el pKa entre las dos especies que realmente tienes. H₂PO₄⁻/HPO₄²⁻ usa pKa₂ = 7,21, no 2,15.
- Temperatura. Los valores de pKa de esta página son a 25 °C. Los tampones Tris y de aminas varían notablemente con la temperatura.
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Abrir el editor MolDrawPreguntas frecuentes
¿Qué es la ecuación de Henderson-Hasselbalch?
pH = pKa + log₁₀([A⁻]/[HA]). Da el pH de un tampón formado por un ácido débil HA y su base conjugada A⁻. Se obtiene reordenando la expresión de Ka y tomando logaritmos.
¿Cómo calculo la razón base/ácido para un pH objetivo?
Usa [A⁻]/[HA] = 10^(pH − pKa). Para un tampón de acetato a pH 5,00, la razón es 10^(5,00 − 4,76) = 1,74.
¿Puedo usar moles en lugar de concentraciones?
Sí. Ambas especies comparten el mismo volumen, así que el volumen se cancela en la razón. Por eso puedes trabajar en moles después de añadir un ácido o una base fuertes.
¿Cuál es el intervalo útil de un tampón?
Aproximadamente pKa ± 1 unidad de pH, donde la razón base/ácido está entre 0,1 y 10. Elige un tampón cuyo pKa esté cerca del pH que necesitas.
¿Cómo uso la ecuación para un tampón básico como NH₃/NH₄Cl?
Usa pOH = pKb + log([BH⁺]/[B]) y después pH = 14 − pOH. O usa pKa = 14 − pKb = 9,25 con pH = pKa + log([NH₃]/[NH₄⁺]). Ambas dan el mismo pH.
¿Por qué el pH medido de mi tampón difiere del valor calculado?
La ecuación usa concentraciones, no actividades, así que la fuerza iónica desplaza el pH real hasta unas 0,1 a 0,2 unidades. La temperatura también cambia el pKa. Ajusta el pH final con un pH-metro.
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