MolDraw › Scheikundetools › Henderson-Hasselbalch-calculator
Henderson-Hasselbalch-calculator (buffer-pH)
Kort gezegd: Henderson-Hasselbalch-calculator: bepaal buffer-pH, pKa, de verhouding base/zuur, of hoeveel zuur en geconjugeerde base je nodig hebt voor een gewenste pH, met voorinstellingen voor gangbare buffers. Gratis, werkt in je webbrowser en zonder download.
Kies een gangbare buffer of typ een pKa. Los op voor pH, pKa of de verhouding [A⁻]/[HA], of laat de calculator een totale concentratie verdelen over zuur en base, in mol en gram. Een modus voor zwakke basen rekent met pOH = pKb + log([BH⁺]/[B]).
Henderson-Hasselbalchvergelijking
pH = pKa + log₁₀([A⁻]/[HA]) [A⁻]/[HA] = 10^(pH − pKa)
buffer van een zwakke base: pOH = pKb + log₁₀([BH⁺]/[B]) pH = 14.00 − pOH (25 °C)
buffer maken met totale C: [HA] = C / (1 + r) [A⁻] = C·r / (1 + r) r = 10^(pH − pKa)
Omdat beide deeltjes in hetzelfde volume zitten, kun je in de verhouding mol gebruiken in plaats van concentraties. Als [A⁻] = [HA], is pH = pKa. Voor een basische buffer is de bijbehorende zuurconstante pKa(BH⁺) = 14,00 − pKb, dus NH₃/NH₄⁺ met pKb = 4,75 gedraagt zich als een zure buffer met pKa = 9,25.
Buffercapaciteit
Een buffer werkt het best binnen ongeveer pKa ± 1, waar de verhouding base/zuur tussen 0,1 en 10 ligt. De capaciteit is het grootst bij pH = pKa en neemt toe met de totale concentratie. De calculator geeft β = 2.303·C·Ka[H⁺]/(Ka + [H⁺])², het aantal mol sterk zuur of sterke base per liter dat nodig is om de pH één eenheid te verschuiven (de bijdrage van water zelf wordt verwaarloosd).
Gangbare buffers en pKa-waarden (25 °C)
| Buffer | Zuur-basepaar | pKa | Bruikbaar pH-bereik |
|---|---|---|---|
| Azijnzuur / acetaat | CH₃COOH / CH₃COO⁻ | 4.76 | 3,76 tot 5,76 |
| Mierenzuur / formiaat | HCOOH / HCOO⁻ | 3.75 | 2,75 tot 4,75 |
| Citroenzuur (pKa₁) | H₃Cit / H₂Cit⁻ | 3.13 | 2,13 tot 4,13 |
| Koolzuur / waterstofcarbonaat | H₂CO₃ / HCO₃⁻ | 6.35 | 5,35 tot 7,35 |
| Fosfaat (pKa₂) | H₂PO₄⁻ / HPO₄²⁻ | 7.21 | 6,21 tot 8,21 |
| HEPES | HEPES / HEPES⁻ | 7.5 | 6,5 tot 8,5 |
| Tris | TrisH⁺ / Tris | 8.07 | 7,07 tot 9,07 |
| Ammonium / ammoniak | NH₄⁺ / NH₃ | 9.25 | 8,25 tot 10,25 |
De pKa-waarden zijn typische literatuurwaarden bij 25 °C en lage ionsterkte. De andere pKa-waarden van fosfaat zijn ongeveer 2,15 en 12,3. Die van citroenzuur zijn 3,13, 4,76 en 6,40. De waarde voor koolzuur is de schijnbare pKa inclusief opgelost CO₂. Tris verandert ongeveer −0,03 pH-eenheden per °C, dus een Tris-buffer die bij 25 °C is gemaakt, is bij 37 °C zuurder.
Uitgewerkte voorbeelden
pH acetaatbuffer
0,10 M azijnzuur en 0,15 M natriumacetaat, pKa = 4,76.
pH = 4.76 + log(0.15/0.10) = 4.76 + 0.176
pH = 4.94
Sterk zuur toevoegen (JEE/NEET-stijl)
Een buffer bevat 0,10 mol CH₃COOH en 0,10 mol CH₃COO⁻. Er wordt 0,010 mol HCl toegevoegd.
H⁺ zet base om in zuur: base 0,09 mol, zuur 0,11 mol. pH = 4.76 + log(0.09/0.11)
pH = 4.67 (maar 0,09 eenheden lager)
Verhouding voor fosfaat zoals in bloed
Gewenste pH 7,40 met H₂PO₄⁻/HPO₄²⁻, pKa = 7,21.
[HPO₄²⁻]/[H₂PO₄⁻] = 10^(7.40 − 7.21) = 10^0.19
Verhouding = 1,55 : 1
Maak 1,0 L acetaatbuffer van 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.
Natriumacetaat: 0,0635 mol × 82,03 g/mol. Azijnzuur: 0,0365 mol × 60,05 g/mol.
5,21 g CH₃COONa + 2,19 g CH₃COOH
Basische buffer uit pKb
0,20 M NH₃ en 0,10 M NH₄Cl, pKb = 4,75.
pOH = 4.75 + log(0.10/0.20) = 4.45
pH = 14.00 − 4.45 = 9.55
pKa bepalen bij halve neutralisatie
Bij halve neutralisatie van een zwak zuur geeft de pH-meter 3,75 aan.
[A⁻] = [HA], dus log(1) = 0.
pKa = 3.75 (mierenzuur)
Veelgemaakte fouten
- Verhouding omgekeerd. Het is base gedeeld door zuur: log([A⁻]/[HA]). Meer base betekent een hogere pH.
- pKb in de zuurvergelijking. Gebruik voor NH₃/NH₄⁺ ofwel pOH = pKb + log([BH⁺]/[B]) of reken om: pKa = 14 − pKb.
- De reactie eerst vergeten. Als je sterk zuur of sterke base toevoegt, reken dan eerst de stoichiometrie (mol) uit voordat je de vergelijking gebruikt.
- Gebruik buiten het bereik. De vergelijking gaat ervan uit dat beide deeltjes veel geconcentreerder zijn dan [H⁺] en [OH⁻]. Ze faalt bij zeer verdunde buffers en bij verhoudingen ver boven 10 : 1.
- Verkeerde pKa bij meerwaardige zuren. Kies de pKa tussen de twee deeltjes die je echt hebt. H₂PO₄⁻/HPO₄²⁻ gebruikt pKa₂ = 7,21, niet 2,15.
- Temperatuur. De pKa-waarden hier gelden bij 25 °C. Tris- en aminebuffers verschuiven merkbaar met de temperatuur.
Zuur-basestructuren tekenen? Schets bufferdeeltjes, titratieschema's en mechanismen in MolDraw, een gratis online editor voor chemische structuren.
MolDraw-editor openenVeelgestelde vragen
Wat is de Henderson-Hasselbalchvergelijking?
pH = pKa + log₁₀([A⁻]/[HA]). Ze geeft de pH van een buffer van een zwak zuur HA en zijn geconjugeerde base A⁻. Ze volgt uit het herschrijven van de Ka-uitdrukking en het nemen van logaritmen.
Hoe bereken ik de verhouding base/zuur voor een gewenste pH?
Gebruik [A⁻]/[HA] = 10^(pH − pKa). Voor een acetaatbuffer bij pH 5,00 is de verhouding 10^(5.00 − 4.76) = 1,74.
Kan ik mol gebruiken in plaats van concentraties?
Ja. Beide deeltjes zitten in hetzelfde volume, dus het volume valt weg in de verhouding. Daarom kun je na toevoegen van een sterk zuur of een sterke base met mol rekenen.
Wat is het werkgebied van een buffer?
Ongeveer pKa ± 1 pH-eenheid, waar de verhouding base/zuur tussen 0,1 en 10 ligt. Kies een buffer met een pKa dicht bij de pH die je nodig hebt.
Hoe gebruik ik de vergelijking voor een basische buffer zoals NH₃/NH₄Cl?
Gebruik pOH = pKb + log([BH⁺]/[B]) en daarna pH = 14 − pOH. Of gebruik pKa = 14 − pKb = 9,25 met pH = pKa + log([NH₃]/[NH₄⁺]). Beide geven dezelfde pH.
Waarom wijkt mijn gemeten buffer-pH af van de berekende waarde?
De vergelijking gebruikt concentraties, geen activiteiten, dus de ionsterkte verschuift de echte pH tot ongeveer 0,1 à 0,2 eenheden. Ook de temperatuur verandert de pKa. Stel de uiteindelijke pH bij met een pH-meter.
Verwante scheikundetools
Laatst bijgewerkt: