In der Chemie ist ein "Puffer" eine Lösung, die Sie einer anderen Lösung hinzufügen, um ihren pH-Wert, ihre relative Säure oder ihre Alkalinität auszugleichen. Sie stellen einen Puffer her, indem Sie eine "schwache" Säure oder Base und ihre "konjugierte" Base bzw. Säure verwenden. Um den pH-Wert eines Puffers zu bestimmen – oder aus seinem pH-Wert die Konzentration einer seiner Komponenten zu extrapolieren – können Sie Machen Sie eine Reihe von Berechnungen basierend auf der Henderson-Hasselbalch-Gleichung, die auch als "Puffer" bekannt ist Gleichung."
Verwenden Sie die Puffergleichung, um den pH-Wert einer sauren Pufferlösung bei bestimmten Säure-Base-Konzentrationen zu bestimmen. Die Henderson-Hasselbalch-Gleichung lautet wie folgt: pH = pKa + log ([A-]/[HA]), wobei "pKa" die Dissoziationskonstante ist, eine eindeutige Zahl für jede Säure, "[A-]" steht für die Konzentration der konjugierten Base in Mol pro Liter (M) und "[HA]" steht für die Konzentration der Säure selbst. Betrachten Sie beispielsweise einen Puffer, der 2,3 M Kohlensäure (H2CO3) mit 0,78 M Hydrogenkarbonationen (HCO3-) kombiniert. Konsultieren Sie eine pKa-Tabelle, um zu sehen, dass Kohlensäure einen pKa-Wert von 6,37 hat. Setzt man diese Werte in die Gleichung ein, sieht man, dass pH = 6,37 + log (0,78/2,3) = 6,37 + log (0,339) = 6,37 + (-0,470) = 5,9.
Berechnen Sie den pH-Wert einer alkalischen (oder basischen) Pufferlösung. Sie können die Henderson-Hasselbalch-Gleichung für Basen umschreiben: pOH = pKb + log ([B+]/[BOH]), wobei "pKb" die Basis ist Dissoziationskonstante, "[B+]" steht für die Konzentration der konjugierten Säure einer Base und "[BOH]" ist die Konzentration von die Basis. Betrachten Sie einen Puffer, der 4,0 M Ammoniak (NH3) mit 1,3 M Ammoniumion (NH4+) kombiniert. Schlagen Sie in einer pKb-Tabelle nach, um den pKb-Wert von 4,75 von Ammoniak zu ermitteln. Bestimmen Sie mit der Puffergleichung, dass pOH = 4,75 + log (1,3/4.0) = 4,75 + log (.325) = 4,75 + (-.488) = 4,6. Denken Sie daran, dass pOH = 14 - pH, also pH = 14 - pOH = 14 - 4,6 = 9,4.
Bestimmen Sie die Konzentration einer schwachen Säure (oder ihrer konjugierten Base) anhand ihres pH, pKa und der Konzentration der schwachen Säure (oder ihrer konjugierten Base). Denken Sie daran, dass Sie einen "Quotient" von Logarithmen umschreiben können - d.h. log (x/y) – als log x – log y, schreiben Sie die Henderson-Hasselbalch-Gleichung um als pH = pKa + log [A-] – log [HA]. Wenn Sie einen Kohlensäurepuffer mit einem pH-Wert von 6,2 haben, von dem Sie wissen, dass er aus 1,37 M Hydrogencarbonat besteht, berechnen Sie seine [HA] wie folgt: 6,2 = 6,37 + log (1,37) - log[HA] = 6,37 + 0,137 - log[HA]. Mit anderen Worten log[HA] = 6,37 - 6,2 + 0,137 = 0,307. Berechnen Sie [HA], indem Sie den "inversen Logarithmus" (10^x auf Ihrem Taschenrechner) von 0,307 nehmen. Die Kohlensäurekonzentration beträgt somit 2,03 M.
Berechnen Sie die Konzentration einer schwachen Base (oder ihrer konjugierten Säure) anhand ihres pH-Wertes, pKb und der Konzentration der schwachen Säure (oder ihrer konjugierten Base). Bestimmen Sie die Ammoniakkonzentration in einem Ammoniakpuffer mit einem pH-Wert von 10,1 und einer Ammoniumionenkonzentration von 0,98 M, bedenken Sie, dass die Henderson-Hasselbalch-Gleichung auch für Basen funktioniert - solange Sie pOH anstelle von verwenden pH-Wert. Konvertieren Sie Ihren pH-Wert wie folgt in pOH: pOH = 14 - pH = 14 - 10,1 = 3,9. Stecken Sie dann Ihre Werte in den alkalischen Puffer Gleichung "pOH = pKb + log[B+] - log [BOH]" wie folgt: 3,9 = 4,75 + log[,98] - log[BOH] = 4,75 + (-0,009) - log[BOH]. Da log[BOH] = 4,75 - 3,9 - 0,009 = 0,841 ist, ist die Ammoniakkonzentration der inverse log (10^x) oder 0,841 oder 6,93 M.