MolDraw › Công cụ hóa học › Máy tính Henderson–Hasselbalch
Máy tính Henderson–Hasselbalch (pH dung dịch đệm)
Tóm tắt: Máy tính Henderson–Hasselbalch: tìm pH dung dịch đệm, pKa, tỉ lệ base/acid, hoặc lượng acid và base liên hợp cần dùng cho pH mục tiêu, có sẵn các hệ đệm phổ biến. Miễn phí, chạy trên trình duyệt web và không cần tải xuống.
Chọn một hệ đệm phổ biến hoặc nhập pKa. Giải pH, pKa hoặc tỉ lệ [A⁻]/[HA], hoặc để máy tính chia tổng nồng độ thành lượng acid và base, theo mol và gam. Chế độ base yếu xử lý pOH = pKb + log([BH⁺]/[B]).
Phương trình Henderson–Hasselbalch
pH = pKa + log₁₀([A⁻]/[HA]) [A⁻]/[HA] = 10^(pH − pKa)
đệm base yếu: pOH = pKb + log₁₀([BH⁺]/[B]) pH = 14.00 − pOH (25 °C)
pha dung dịch đệm tổng nồng độ C: [HA] = C / (1 + r) [A⁻] = C·r / (1 + r) r = 10^(pH − pKa)
Vì hai chất ở cùng thể tích, bạn có thể dùng số mol thay cho nồng độ trong tỉ lệ. Khi [A⁻] = [HA], pH = pKa. Với đệm base, hằng số acid tương ứng là pKa(BH⁺) = 14.00 − pKb, nên NH₃/NH₄⁺ với pKb = 4,75 hoạt động như đệm acid có pKa = 9,25.
Dung lượng đệm
Dung dịch đệm hoạt động tốt nhất trong khoảng pKa ± 1, nơi tỉ lệ base/acid nằm giữa 0,1 và 10. Dung lượng đệm lớn nhất tại pH = pKa và tăng theo tổng nồng độ. Máy tính báo cáo β = 2.303·C·Ka[H⁺]/(Ka + [H⁺])², số mol acid hoặc base mạnh trên mỗi lít cần để làm pH thay đổi một đơn vị (bỏ qua đóng góp của nước).
Các hệ đệm phổ biến và giá trị pKa (25 °C)
| Hệ đệm | Cặp acid / base | pKa | Khoảng pH sử dụng |
|---|---|---|---|
| Acetic acid / acetate | CH₃COOH / CH₃COO⁻ | 4.76 | 3,76 đến 5,76 |
| Formic acid / formate | HCOOH / HCOO⁻ | 3.75 | 2,75 đến 4,75 |
| Citric acid (pKa₁) | H₃Cit / H₂Cit⁻ | 3.13 | 2,13 đến 4,13 |
| Carbonic acid / bicarbonate | H₂CO₃ / HCO₃⁻ | 6.35 | 5,35 đến 7,35 |
| Phosphate (pKa₂) | H₂PO₄⁻ / HPO₄²⁻ | 7.21 | 6,21 đến 8,21 |
| HEPES | HEPES / HEPES⁻ | 7.5 | 6,5 đến 8,5 |
| Tris | TrisH⁺ / Tris | 8.07 | 7,07 đến 9,07 |
| Ammonium / ammonia | NH₄⁺ / NH₃ | 9.25 | 8,25 đến 10,25 |
Giá trị pKa là giá trị tài liệu điển hình ở 25 °C và lực ion thấp. Các pKa khác của phosphate khoảng 2,15 và 12,3. Của citric acid là 3,13, 4,76 và 6,40. Giá trị của carbonic acid là pKa biểu kiến có tính cả CO₂ hòa tan. Tris thay đổi khoảng −0,03 đơn vị pH mỗi °C, nên dung dịch đệm Tris pha ở 25 °C sẽ acid hơn ở 37 °C.
Ví dụ có lời giải
pH đệm acetate
Acetic acid 0,10 M và sodium acetate 0,15 M, pKa = 4,76.
pH = 4.76 + log(0.15/0.10) = 4.76 + 0.176
pH = 4.94
Thêm acid mạnh (kiểu JEE/NEET)
Dung dịch đệm có 0,10 mol CH₃COOH và 0,10 mol CH₃COO⁻. Thêm 0,010 mol HCl.
H⁺ chuyển base thành acid: base 0,09 mol, acid 0,11 mol. pH = 4.76 + log(0.09/0.11)
pH = 4,67 (chỉ thấp hơn 0,09 đơn vị)
Tỉ lệ phosphate giống máu
pH mục tiêu 7,40 với H₂PO₄⁻/HPO₄²⁻, pKa = 7,21.
[HPO₄²⁻]/[H₂PO₄⁻] = 10^(7.40 − 7.21) = 10^0.19
Tỉ lệ = 1,55 : 1
Pha 1,0 L dung dịch đệm acetate 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.
Sodium acetate: 0.0635 mol × 82.03 g/mol. Acetic acid: 0.0365 mol × 60.05 g/mol.
5,21 g CH₃COONa + 2,19 g CH₃COOH
Đệm base từ pKb
NH₃ 0,20 M và NH₄Cl 0,10 M, pKb = 4,75.
pOH = 4.75 + log(0.10/0.20) = 4.45
pH = 14.00 − 4.45 = 9.55
Tìm pKa từ điểm trung hòa một nửa
Tại điểm trung hòa một nửa của acid yếu, máy đo pH chỉ 3,75.
[A⁻] = [HA], nên log(1) = 0.
pKa = 3,75 (formic acid)
Lỗi thường gặp
- Đảo ngược tỉ lệ. Phải là base trên acid: log([A⁻]/[HA]). Nhiều base hơn thì pH cao hơn.
- Dùng pKb trong phương trình acid. Với NH₃/NH₄⁺, hoặc dùng pOH = pKb + log([BH⁺]/[B]) hoặc đổi: pKa = 14 − pKb.
- Quên tính phản ứng trước. Khi thêm acid hoặc base mạnh, hãy tính hóa học lượng (số mol) trước khi dùng phương trình.
- Dùng ngoài phạm vi. Phương trình giả định cả hai chất có nồng độ lớn hơn nhiều so với [H⁺] và [OH⁻]. Nó không đúng với dung dịch đệm rất loãng và tỉ lệ vượt xa 10 : 1.
- Sai pKa với acid đa chức. Chọn pKa nằm giữa hai dạng bạn thực sự có. H₂PO₄⁻/HPO₄²⁻ dùng pKa₂ = 7,21, không phải 2,15.
- Nhiệt độ. Giá trị pKa ở đây là cho 25 °C. Đệm Tris và đệm amine thay đổi đáng kể theo nhiệt độ.
Cần vẽ cấu trúc acid–base? Phác thảo các dạng đệm, sơ đồ chuẩn độ và cơ chế trong MolDraw, trình soạn thảo cấu trúc hóa học online miễn phí.
Mở trình soạn thảo MolDrawCâu hỏi thường gặp
Phương trình Henderson–Hasselbalch là gì?
pH = pKa + log₁₀([A⁻]/[HA]). Phương trình cho pH của dung dịch đệm gồm acid yếu HA và base liên hợp A⁻. Nó được suy ra bằng cách biến đổi biểu thức Ka và lấy logarit.
Làm sao tính tỉ lệ base/acid cho pH mục tiêu?
Dùng [A⁻]/[HA] = 10^(pH − pKa). Với đệm acetate ở pH 5,00, tỉ lệ là 10^(5.00 − 4.76) = 1,74.
Có thể dùng số mol thay cho nồng độ không?
Có. Hai chất cùng thể tích, nên thể tích triệt tiêu trong tỉ lệ. Vì vậy bạn có thể tính theo mol sau khi thêm acid hoặc base mạnh.
Khoảng hoạt động của dung dịch đệm là bao nhiêu?
Khoảng pKa ± 1 đơn vị pH, nơi tỉ lệ base/acid nằm giữa 0,1 và 10. Hãy chọn hệ đệm có pKa gần pH bạn cần.
Dùng phương trình cho đệm base như NH₃/NH₄Cl thế nào?
Dùng pOH = pKb + log([BH⁺]/[B]) rồi pH = 14 − pOH. Hoặc dùng pKa = 14 − pKb = 9,25 với pH = pKa + log([NH₃]/[NH₄⁺]). Cả hai cho cùng pH.
Vì sao pH đệm đo được khác với giá trị tính?
Phương trình dùng nồng độ, không phải hoạt độ, nên lực ion làm pH thực lệch tới khoảng 0,1 đến 0,2 đơn vị. Nhiệt độ cũng làm thay đổi pKa. Hãy chỉnh pH cuối bằng máy đo.
Công cụ hóa học liên quan
Cập nhật lần cuối: