V chemii je „pufr“ roztok, který přidáváte do jiného roztoku za účelem vyrovnání jeho pH, relativní kyselosti nebo zásaditosti. Pufr vytvoříte pomocí „slabé“ kyseliny nebo báze a její „konjugované“ báze nebo kyseliny. Chcete-li určit pH pufru - nebo extrapolovat z jeho pH koncentraci kterékoli z jeho složek - můžete provést řadu výpočtů na základě Henderson-Hasselbalchovy rovnice, která je také známá jako „nárazník“ rovnice."
Pomocí rovnice pufru určete pH kyselého roztoku pufru vzhledem k určitým koncentracím acidobazické rovnováhy. Henderson-Hasselbalchova rovnice je následující: pH = pKa + log ([A -] / [HA]), kde „pKa“ je disociační konstanta, číslo jedinečné pro každá kyselina, „[A-]“ představuje koncentraci konjugované báze v molech na litr (M) a „[HA]“ představuje koncentraci kyseliny sám. Zvažte například pufr, který kombinuje 2,3 M kyselinu uhličitou (H2CO3) s 0,78 M hydrogenuhličitanovým iontem (HCO3-). Podle tabulky pKa zjistíte, že kyselina uhličitá má pKa 6,37. Po zapojení těchto hodnot do rovnice uvidíte, že pH = 6,37 + log (0,78 / 2,3) = 6,37 + log (0,339) = 6,37 + (-0,470) = 5,9.
Vypočítejte pH alkalického (nebo zásaditého) pufrovacího roztoku. Henderson-Hasselbalchovu rovnici můžete přepsat pro báze: pOH = pKb + log ([B +] / [BOH]), kde „pKb“ je báze disociační konstanta, „[B +]“ znamená koncentraci konjugované kyseliny báze a „[BOH]“ je koncentrace základna. Zvažte pufr, který kombinuje 4,0 M amoniak (NH3) s 1,3 M amonným iontem (NH4 +). Konzultujte tabulku pKb a vyhledejte pKb amoniaku, 4,75. Pomocí rovnice pufru určete, že pOH = 4,75 + log (1,3 / 4,0) = 4,75 + log (0,325) = 4,75 + (-488) = 4,6. Pamatujte, že pOH = 14 - pH, takže pH = 14 -pOH = 14 - 4,6 = 9,4.
Určete koncentraci slabé kyseliny (nebo její konjugované báze) vzhledem k jejímu pH, pKa a koncentraci slabé kyseliny (nebo její konjugované báze). Pamatujte, že můžete přepsat „kvocient“ logaritmů - tj. log (x / y) - jako log x - log y, přepište Henderson Hasselbalchovu rovnici jako pH = pKa + log [A-] - log [HA]. Pokud máte pufr s kyselinou uhličitou o pH 6,2, o kterém víte, že je vyroben z 1,37 M hydrogenuhličitanu, spočítejte jeho [HA] takto: 6,2 = 6,37 + log (1,37) - log [HA] = 6,37 + 0,13 - log [HA]. Jinými slovy log [HA] = 6,37 - 6,2 + 0,137 = 0,307. Vypočítejte [HA] pomocí „inverzního protokolu“ (10 ^ x na kalkulačce) 0,307. Koncentrace kyseliny uhličité je tedy 2,03 M.
Vypočítejte koncentraci slabé báze (nebo její konjugované kyseliny) vzhledem k jejímu pH, pKb a koncentraci slabé kyseliny (nebo její konjugované kyseliny). Stanovte koncentraci amoniaku v amoniakovém pufru s pH 10,1 a koncentrací amonných iontů 0,98 M, mějte na paměti, že Hendersonova Hasselbalchova rovnice funguje také pro báze - pokud použijete pOH místo pH. Převeďte své pH na pOH následujícím způsobem: pOH = 14 - pH = 14 - 10,1 = 3,9. Poté připojte své hodnoty k alkalickému pufru rovnice "pOH = pKb + log [B +] - log [BOH]" následovně: 3,9 = 4,75 + log [0,98] - log [BOH] = 4,75 + (-0,009) - log [BOH]. Protože log [BOH] = 4,75 - 3,9 - 0,009 = 0,841, je koncentrace amoniaku inverzní logaritmem (10 ^ x) nebo 0,841 nebo 6,93 M.