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Calculadora de Henderson–Hasselbalch (pH de Tampão)
Em resumo: calculadora de Henderson–Hasselbalch: encontre o pH do tampão, o pKa, a razão base/ácido ou quanto ácido e base conjugada usar para um pH desejado, com predefinições para tampões comuns. É gratuita, funciona no navegador e não precisa de download.
Escolha um tampão comum ou digite um pKa. Resolva para pH, pKa ou a razão [A⁻]/[HA], ou deixe a calculadora dividir uma concentração total em quantidades de ácido e base, em mols e gramas. Um modo de base fraca trabalha com pOH = pKb + log([BH⁺]/[B]).
Equação de Henderson–Hasselbalch
pH = pKa + log₁₀([A⁻]/[HA]) [A⁻]/[HA] = 10^(pH − pKa)
tampão de base fraca: pOH = pKb + log₁₀([BH⁺]/[B]) pH = 14.00 − pOH (25 °C)
preparar um tampão de concentração total C: [HA] = C / (1 + r) [A⁻] = C·r / (1 + r) r = 10^(pH − pKa)
Como as duas espécies estão no mesmo volume, você pode usar mols em vez de concentrações na razão. Quando [A⁻] = [HA], pH = pKa. Para um tampão básico, a constante ácida correspondente é pKa(BH⁺) = 14,00 − pKb, então NH₃/NH₄⁺ com pKb = 4,75 se comporta como um tampão ácido com pKa = 9,25.
Capacidade tamponante
Um tampão funciona melhor dentro de cerca de pKa ± 1, onde a razão base/ácido fica entre 0,1 e 10. A capacidade é máxima em pH = pKa e aumenta com a concentração total. A calculadora informa β = 2,303·C·Ka[H⁺]/(Ka + [H⁺])², os mols de ácido ou base forte por litro necessários para deslocar o pH em uma unidade (a contribuição da própria água é ignorada).
Tampões comuns e valores de pKa (25 °C)
| Tampão | Par ácido / base | pKa | Faixa 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 carbônico / 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 |
| Amônio / amônia | NH₄⁺ / NH₃ | 9.25 | 8,25 a 10,25 |
Os valores de pKa são valores típicos da literatura a 25 °C e baixa força iônica. Os outros valores de pKa do fosfato são cerca de 2,15 e 12,3. Os do ácido cítrico são 3,13, 4,76 e 6,40. O valor do ácido carbônico é o pKa aparente que inclui o CO₂ dissolvido. O Tris muda cerca de −0,03 unidade de pH por °C, então um tampão Tris preparado a 25 °C fica mais ácido a 37 °C.
Exemplos resolvidos
pH do tampão acetato
Ácido acético 0,10 M e acetato de sódio 0,15 M, pKa = 4,76.
pH = 4,76 + log(0,15/0,10) = 4,76 + 0,176
pH = 4,94
Adição de ácido forte (estilo JEE/NEET)
Um tampão tem 0,10 mol de CH₃COOH e 0,10 mol de CH₃COO⁻. Adiciona-se 0,010 mol de HCl.
O H⁺ converte base em ácido: base 0,09 mol, ácido 0,11 mol. pH = 4,76 + log(0,09/0,11)
pH = 4,67 (apenas 0,09 unidade a menos)
Razão para um fosfato semelhante ao sangue
pH desejado 7,40 com H₂PO₄⁻/HPO₄²⁻, pKa = 7,21.
[HPO₄²⁻]/[H₂PO₄⁻] = 10^(7,40 − 7,21) = 10^0,19
Razão = 1,55 : 1
Preparar 1,0 L de tampão 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 sódio: 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
Tampão básico a partir do pKb
NH₃ 0,20 M e NH₄Cl 0,10 M, pKb = 4,75.
pOH = 4,75 + log(0,10/0,20) = 4,45
pH = 14,00 − 4,45 = 9,55
Encontrar o pKa a partir da semineutralização
Na semineutralização de um ácido fraco, o pHmetro marca 3,75.
[A⁻] = [HA], então log(1) = 0.
pKa = 3,75 (ácido fórmico)
Erros comuns
- Razão invertida. É base sobre ácido: log([A⁻]/[HA]). Mais base significa pH maior.
- pKb na equação do ácido. Para NH₃/NH₄⁺, use pOH = pKb + log([BH⁺]/[B]) ou converta: pKa = 14 − pKb.
- Esquecer a reação primeiro. Quando você adiciona ácido ou base forte, faça a estequiometria (mols) antes de usar a equação.
- Usá-la fora da sua faixa. A equação supõe que as duas espécies estão muito mais concentradas que [H⁺] e [OH⁻]. Ela falha para tampões muito diluídos e para razões muito além de 10 : 1.
- pKa errado para ácidos polipróticos. Escolha o pKa entre as duas espécies que você realmente tem. H₂PO₄⁻/HPO₄²⁻ usa pKa₂ = 7,21, não 2,15.
- Temperatura. Os valores de pKa aqui são para 25 °C. Tampões de Tris e de aminas variam bastante com a temperatura.
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Abrir o editor MolDrawPerguntas frequentes
O que é a equação de Henderson–Hasselbalch?
pH = pKa + log₁₀([A⁻]/[HA]). Ela dá o pH de um tampão formado por um ácido fraco HA e sua base conjugada A⁻. Ela vem do rearranjo da expressão de Ka e da aplicação do logaritmo.
Como calcular a razão entre base e ácido para um pH desejado?
Use [A⁻]/[HA] = 10^(pH − pKa). Para um tampão acetato em pH 5,00, a razão é 10^(5,00 − 4,76) = 1,74.
Posso usar mols em vez de concentrações?
Sim. As duas espécies estão no mesmo volume, então o volume se cancela na razão. É por isso que você pode trabalhar com mols depois de adicionar um ácido ou uma base forte.
Qual é a faixa efetiva de um tampão?
Cerca de pKa ± 1 unidade de pH, onde a razão base/ácido fica entre 0,1 e 10. Escolha um tampão cujo pKa seja próximo do pH de que você precisa.
Como usar a equação para um tampão básico como NH₃/NH₄Cl?
Use pOH = pKb + log([BH⁺]/[B]) e depois pH = 14 − pOH. Ou use pKa = 14 − pKb = 9,25 com pH = pKa + log([NH₃]/[NH₄⁺]). Os dois dão o mesmo pH.
Por que o pH medido do meu tampão difere do valor calculado?
A equação usa concentrações, não atividades, então a força iônica desloca o pH real em até cerca de 0,1 a 0,2 unidade. A temperatura também altera o pKa. Ajuste o pH final com um pHmetro.
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