I kjemi er en "buffer" en løsning du legger til en annen løsning for å balansere pH, dens relative syre eller alkalinitet. Du lager en buffer med henholdsvis en "svak" syre eller base og dens "konjugerte" base eller syre. For å bestemme pH i en buffer - eller ekstrapolere fra pH-verdien konsentrasjonen av en av komponentene - kan du lage en serie beregninger basert på Henderson-Hasselbalch-ligningen, som også er kjent som "buffer ligning. "
Bruk bufferligningen til å bestemme pH i en sur bufferløsning, gitt visse syrebasekonsentrasjoner. Henderson-Hasselbalch-ligningen er som følger: pH = pKa + log ([A -] / [HA]), hvor "pKa" er dissosiasjonskonstanten, et tall unikt for hver syre, "[A-]" representerer konsentrasjonen av konjugatbase i mol per liter (M) og "[HA]" representerer konsentrasjonen av syren seg selv. Tenk for eksempel på en buffer som kombinerer 2,3 M karbonsyre (H2CO3) med 0,78 M hydrogenkarbonation (HCO3-). Se en pKa-tabell for å se at karbonsyre har en pKa på 6,37. Når du kobler disse verdiene til ligningen, ser du at pH = 6,37 + log (.78 / 2.3) = 6.37 + log (.339) = 6.37 + (-0.470) = 5.9.
Beregn pH i en alkalisk (eller grunnleggende) bufferløsning. Du kan omskrive Henderson-Hasselbalch-ligningen for baser: pOH = pKb + log ([B +] / [BOH]), hvor "pKb" er basens dissosiasjonskonstant, "[B +]" står for konsentrasjonen av en bases konjugatsyre og "[BOH]" er konsentrasjonen av basen. Vurder en buffer som kombinerer 4,0 M ammoniakk (NH3) med 1,3 M ammoniumion (NH4 +), se en pKb-tabell for å finne ammoniakkens pKb, 4,75. Ved hjelp av bufferligningen bestemmer du at pOH = 4,75 + log (1,3 / 4,0) = 4,75 + log (.325) = 4,75 + (-.488) = 4,6. Husk at pOH = 14 - pH, så pH = 14 -pOH = 14 - 4.6 = 9.4.
Bestem konsentrasjonen av en svak syre (eller dens konjugatbase), gitt dens pH, pKa og konsentrasjonen av den svake syren (eller dens konjugatbase). Husk at du kan omskrive en "kvotient" av logaritmer - dvs. log (x / y) - som log x - log y, skriv om Henderson Hasselbalch-ligningen som pH = pKa + log [A-] - log [HA]. Hvis du har en karbonsyrebuffer med en pH på 6,2 som du vet er laget med 1,37 M hydrogenkarbonat, beregne dens [HA] som følger: 6,2 = 6,37 + log (1,37) - log [HA] = 6,37 + .137 - logg [HA]. Med andre ord log [HA] = 6,37 - 6,2 + .137 = .307. Beregn [HA] ved å ta "invers logg" (10 ^ x på kalkulatoren din) på .307. Konsentrasjonen av karbonsyre er således 2,03 M.
Beregn konsentrasjonen av en svak base (eller dens konjugatsyre), gitt dens pH, pKb og konsentrasjonen av den svake syren (eller dens konjugatbase). Bestem konsentrasjonen av ammoniakk i en ammoniakkbuffer med pH 10,1 og ammoniumionkonsentrasjonen 0,98 M, med tanke på at Henderson Hasselbalch-ligningen også fungerer for baser - så lenge du bruker pOH i stedet for pH. Konverter pH til pOH som følger: pOH = 14 - pH = 14 - 10,1 = 3,9. Koble deretter verdiene til den alkaliske bufferen ligning "pOH = pKb + log [B +] - log [BOH]" som følger: 3.9 = 4.75 + log [.98] - log [BOH] = 4.75 + (-0.009) - log [BOH]. Siden log [BOH] = 4,75 - 3,9 - .009 = .841, er konsentrasjonen av ammoniakk den omvendte loggen (10 ^ x) eller .841, eller 6,93 M.