Ķīmijā "buferis" ir šķīdums, kuru pievienojat citam šķīdumam, lai līdzsvarotu tā pH, relatīvo skābumu vai sārmainību. Jūs izveidojat buferi, izmantojot attiecīgi "vāju" skābi vai bāzi un tās "konjugēto" bāzi vai skābi. Lai noteiktu bufera pH līmeni vai ekstrapolētu pēc tā pH jebkura tā komponenta koncentrāciju, jūs varat veikt virkni aprēķinu, pamatojoties uz Hendersona-Haselbalha vienādojumu, kas ir pazīstams arī kā "buferis" vienādojums. "
Izmantojiet bufera vienādojumu, lai noteiktu skāba buferšķīduma pH, ņemot vērā noteiktas skābes bāzes koncentrācijas. Hendersona-Haselbalha vienādojums ir šāds: pH = pKa + log ([A -] / [HA]), kur "pKa" ir disociācijas konstante, skaitlis unikāls katra skābe "[A-]" apzīmē konjugētās bāzes koncentrāciju molos uz litru (M) un "[HA]" apzīmē skābes koncentrāciju pati. Piemēram, ņemiet vērā buferi, kas apvieno 2,3 M ogļskābi (H2CO3) ar 0,78 M ūdeņraža karbonāta jonu (HCO3-). Skatiet pKa tabulu, lai redzētu, vai ogļskābes pKa ir 6,37. Pievienojot šīs vērtības vienādojumam, redzat, ka pH = 6,37 + log (0,78 / 2,3) = 6,37 + log (0,339) = 6,37 + (-0,470) = 5,9.
Aprēķiniet sārmaina (vai bāziska) buferšķīduma pH. Jūs varat pārrakstīt Hendersona-Haselbalha vienādojumu bāzēm: pOH = pKb + log ([B +] / [BOH]), kur "pKb" ir bāzes disociācijas konstante, "[B +]" apzīmē bāzes konjugāta skābes koncentrāciju un "[BOH]" ir bāze. Apsveriet buferi, kas apvieno 4,0 M amonjaka (NH3) ar 1,3 M amonija jonu (NH4 +). Konsultējieties ar pKb tabulu, lai atrastu amonjaka pKb, 4,75. Izmantojot bufera vienādojumu, nosakiet, vai pOH = 4,75 + log (1,3 / 4,0) = 4,75 + log (0,325) = 4,75 + (-488) = 4,6. Atcerieties, ka pOH = 14 - pH, tātad pH = 14 -pOH = 14 - 4,6 = 9,4.
Nosakiet vājas skābes (vai tās konjugāta bāzes) koncentrāciju, ņemot vērā tās pH, pKa un vājās skābes (vai tās konjugāta bāzes) koncentrāciju. Paturot prātā, ka jūs varat pārrakstīt logaritmu "koeficientu" - t.i. log (x / y) - kā log x - log y, pārrakstiet Hendersona Haselbalha vienādojumu kā pH = pKa + log [A-] - log [HA]. Ja jums ir ogļskābes buferšķīdums ar pH 6,2, par kuru zināt, ka tas ir izgatavots ar 1,37 M ūdeņraža karbonātu, aprēķiniet tā [HA] šādi: 6,2 = 6,37 + log (1,37) - log [HA] = 6,37 +, 137 - žurnāls [HA]. Citiem vārdiem sakot, log [HA] = 6,37 - 6,2 + 0,137 = 0,307. Aprēķiniet [HA], izmantojot "inverso žurnālu" (10 ^ x uz jūsu kalkulatora) no 307. Ogļskābes koncentrācija tādējādi ir 2,03 M.
Aprēķiniet vājas bāzes (vai tās konjugāta skābes) koncentrāciju, ņemot vērā tās pH, pKb un vājas skābes (vai tās konjugāta bāzes) koncentrāciju. Nosaka amonjaka koncentrāciju amonjaka buferšķīdumā ar pH 10,1 un amonija jonu koncentrāciju 0,98 M, paturot prātā, ka Hendersona Haselbalha vienādojums darbojas arī uz bāzēm - ja vien jūs izmantojat pOH, nevis pH. Konvertējiet savu pH uz pOH šādi: pOH = 14 - pH = 14 - 10,1 = 3,9. Pēc tam pievienojiet savas vērtības sārmainā buferī vienādojums "pOH = pKb + log [B +] - log [BOH]" šādi: 3,9 = 4,75 + log [, 98] - log [BOH] = 4,75 + (-0,009) - log [BOH]. Tā kā log [BOH] = 4,75 - 3,9 - 0,009 = 0,841, amonjaka koncentrācija ir apgrieztais log (10 ^ x) vai 0,841, jeb 6,93 M.