MolDraw › Narzędzia chemiczne › Kalkulator Hendersona–Hasselbalcha
Kalkulator Hendersona–Hasselbalcha (pH buforu)
W skrócie: Kalkulator Hendersona–Hasselbalcha: oblicz pH buforu, pKa, stosunek zasady do kwasu albo ilość kwasu i sprzężonej zasady potrzebną do uzyskania docelowego pH, z gotowymi ustawieniami popularnych buforów. Jest darmowy, działa w przeglądarce i nie wymaga pobierania.
Wybierz popularny bufor lub wpisz pKa. Oblicz pH, pKa lub stosunek [A⁻]/[HA] albo pozwól kalkulatorowi rozdzielić stężenie całkowite na ilości kwasu i zasady, w molach i gramach. Tryb słabej zasady obsługuje pOH = pKb + log([BH⁺]/[B]).
Równanie Hendersona–Hasselbalcha
pH = pKa + log₁₀([A⁻]/[HA]) [A⁻]/[HA] = 10^(pH − pKa)
bufor zasadowy: pOH = pKb + log₁₀([BH⁺]/[B]) pH = 14.00 − pOH (25 °C)
przygotowanie buforu o stężeniu całkowitym C: [HA] = C / (1 + r) [A⁻] = C·r / (1 + r) r = 10^(pH − pKa)
Ponieważ obie formy znajdują się w tej samej objętości, w stosunku możesz używać moli zamiast stężeń. Gdy [A⁻] = [HA], pH = pKa. Dla buforu zasadowego odpowiadająca stała kwasowa to pKa(BH⁺) = 14,00 − pKb, więc NH₃/NH₄⁺ z pKb = 4,75 zachowuje się jak bufor kwasowy z pKa = 9,25.
Pojemność buforowa
Bufor działa najlepiej w zakresie ok. pKa ± 1, gdzie stosunek zasady do kwasu mieści się między 0,1 a 10. Pojemność jest największa przy pH = pKa i rośnie ze stężeniem całkowitym. Kalkulator podaje β = 2.303·C·Ka[H⁺]/(Ka + [H⁺])², czyli liczbę moli mocnego kwasu lub zasady na litr potrzebną do zmiany pH o jedną jednostkę (wkład samej wody jest pomijany).
Popularne bufory i wartości pKa (25 °C)
| Bufor | Para kwas / zasada | pKa | Użyteczny zakres pH |
|---|---|---|---|
| Kwas octowy / octan | CH₃COOH / CH₃COO⁻ | 4.76 | 3,76–5,76 |
| Kwas mrówkowy / mrówczan | HCOOH / HCOO⁻ | 3.75 | 2,75–4,75 |
| Kwas cytrynowy (pKa₁) | H₃Cit / H₂Cit⁻ | 3.13 | 2,13–4,13 |
| Kwas węglowy / wodorowęglan | H₂CO₃ / HCO₃⁻ | 6.35 | 5,35–7,35 |
| Fosforan (pKa₂) | H₂PO₄⁻ / HPO₄²⁻ | 7.21 | 6,21–8,21 |
| HEPES | HEPES / HEPES⁻ | 7.5 | 6,5–8,5 |
| Tris | TrisH⁺ / Tris | 8.07 | 7,07–9,07 |
| Amon / amoniak | NH₄⁺ / NH₃ | 9.25 | 8,25–10,25 |
Wartości pKa to typowe wartości literaturowe w 25 °C i przy niskiej sile jonowej. Pozostałe wartości pKa fosforanów to ok. 2,15 i 12,3. Dla kwasu cytrynowego: 3,13, 4,76 i 6,40. Wartość dla kwasu węglowego to pozorne pKa uwzględniające rozpuszczony CO₂. pH buforu Tris zmienia się o ok. −0,03 jednostki na °C, więc bufor Tris przygotowany w 25 °C jest bardziej kwasowy w 37 °C.
Rozwiązane przykłady
pH buforu octanowego
0,10 M kwas octowy i 0,15 M octan sodu, pKa = 4,76.
pH = 4.76 + log(0.15/0.10) = 4.76 + 0.176
pH = 4,94
Dodanie mocnego kwasu (typ JEE/NEET)
Bufor zawiera 0,10 mol CH₃COOH i 0,10 mol CH₃COO⁻. Dodano 0,010 mol HCl.
H⁺ przekształca zasadę w kwas: zasada 0,09 mol, kwas 0,11 mol. pH = 4.76 + log(0.09/0.11)
pH = 4,67 (tylko o 0,09 jednostki niżej)
Stosunek dla fosforanu jak we krwi
Docelowe pH 7,40 z H₂PO₄⁻/HPO₄²⁻, pKa = 7,21.
[HPO₄²⁻]/[H₂PO₄⁻] = 10^(7.40 − 7.21) = 10^0.19
Stosunek = 1,55 : 1
Przygotuj 1,0 L 0,10 M buforu octanowego o pH 5,00
r = 10^(5.00 − 4.76) = 1.738. [HA] = 0.10/2.738 = 0.0365 M, [A⁻] = 0.0635 M.
Octan sodu: 0,0635 mol × 82,03 g/mol. Kwas octowy: 0,0365 mol × 60,05 g/mol.
5,21 g CH₃COONa + 2,19 g CH₃COOH
Bufor zasadowy z pKb
0,20 M NH₃ i 0,10 M NH₄Cl, pKb = 4,75.
pOH = 4.75 + log(0.10/0.20) = 4.45
pH = 14.00 − 4.45 = 9.55
Wyznacz pKa z połowicznego zobojętnienia
W punkcie połowicznego zobojętnienia słabego kwasu pehametr wskazuje 3,75.
[A⁻] = [HA], więc log(1) = 0.
pKa = 3,75 (kwas mrówkowy)
Typowe błędy
- Odwrócony stosunek. To zasada przez kwas: log([A⁻]/[HA]). Więcej zasady oznacza wyższe pH.
- pKb w równaniu dla kwasu. Dla NH₃/NH₄⁺ użyj pOH = pKb + log([BH⁺]/[B]) albo przelicz: pKa = 14 − pKb.
- Pomijanie reakcji. Po dodaniu mocnego kwasu lub zasady najpierw wykonaj obliczenia stechiometryczne (w molach), a dopiero potem użyj równania.
- Stosowanie poza zakresem. Równanie zakłada, że obie formy mają stężenia dużo większe niż [H⁺] i [OH⁻]. Zawodzi dla bardzo rozcieńczonych buforów i stosunków wykraczających daleko poza 10 : 1.
- Złe pKa dla kwasów wieloprotonowych. Wybierz pKa między dwiema formami, które faktycznie masz. H₂PO₄⁻/HPO₄²⁻ wymaga pKa₂ = 7,21, a nie 2,15.
- Temperatura. Podane wartości pKa dotyczą 25 °C. Bufory Tris i aminowe wyraźnie zmieniają się z temperaturą.
Rysujesz struktury kwasów i zasad? Szkicuj składniki buforów, schematy miareczkowania i mechanizmy w MolDraw, darmowym edytorze struktur chemicznych online.
Otwórz edytor MolDrawNajczęściej zadawane pytania
Czym jest równanie Hendersona–Hasselbalcha?
pH = pKa + log₁₀([A⁻]/[HA]). Podaje pH buforu złożonego ze słabego kwasu HA i jego sprzężonej zasady A⁻. Wynika z przekształcenia wyrażenia na Ka i zlogarytmowania.
Jak obliczyć stosunek zasady do kwasu dla docelowego pH?
Użyj wzoru [A⁻]/[HA] = 10^(pH − pKa). Dla buforu octanowego o pH 5,00 stosunek wynosi 10^(5.00 − 4.76) = 1,74.
Czy mogę używać moli zamiast stężeń?
Tak. Obie formy znajdują się w tej samej objętości, więc objętość skraca się w stosunku. Dlatego po dodaniu mocnego kwasu lub zasady można liczyć w molach.
Jaki jest zakres działania buforu?
Ok. pKa ± 1 jednostka pH, gdzie stosunek zasady do kwasu mieści się między 0,1 a 10. Wybierz bufor, którego pKa jest bliskie potrzebnemu pH.
Jak stosować równanie dla buforu zasadowego, takiego jak NH₃/NH₄Cl?
Użyj pOH = pKb + log([BH⁺]/[B]), a następnie pH = 14 − pOH. Albo użyj pKa = 14 − pKb = 9,25 z pH = pKa + log([NH₃]/[NH₄⁺]). Oba sposoby dają to samo pH.
Dlaczego zmierzone pH buforu różni się od obliczonego?
Równanie korzysta ze stężeń, a nie aktywności, więc siła jonowa przesuwa rzeczywiste pH nawet o ok. 0,1–0,2 jednostki. Temperatura również zmienia pKa. Końcowe pH skoryguj pehametrem.
Powiązane narzędzia chemiczne
Ostatnia aktualizacja: