W chemii „bufor” to roztwór, który dodaje się do innego roztworu, aby zrównoważyć jego pH, względną kwasowość lub zasadowość. Bufor tworzysz używając odpowiednio "słabego" kwasu lub zasady i jego "koniugatu" zasady lub kwasu. Aby określić pH buforu — lub ekstrapolować na podstawie jego pH stężenie dowolnego z jego składników — można wykonać serię obliczeń w oparciu o równanie Hendersona-Hasselbalcha, znane również jako „bufor równanie."
Użyj równania buforowego, aby określić pH kwaśnego roztworu buforowego przy określonych stężeniach kwasowo-zasadowych. Równanie Hendersona-Hasselbalcha wygląda następująco: pH = pKa + log ([A-]/[HA]), gdzie „pKa” jest stałą dysocjacji, liczbą unikalną dla każdy kwas, „[A-]” oznacza stężenie sprzężonej zasady w molach na litr (M), a „[HA]” oznacza stężenie kwasu samo. Rozważmy na przykład bufor, który łączy 2,3 M kwas węglowy (H2CO3) z 0,78 M jonem wodorowęglanowym (HCO3-). Sprawdź w tabeli pKa, że kwas węglowy ma pKa 6,37. Wstawiając te wartości do równania, widać, że pH = 6,37 + log (0,78/2,3) = 6,37 + log (0,339) = 6,37 + (-0,470) = 5,9.
Oblicz pH alkalicznego (lub zasadowego) roztworu buforowego. Możesz przepisać równanie Hendersona-Hasselbalcha dla zasad: pOH = pKb + log ([B+]/[BOH]), gdzie „pKb” to stała dysocjacji, „[B+]” oznacza stężenie sprzężonego kwasu zasady, a „[BOH]” to stężenie baza. Rozważ bufor, który łączy 4,0 M amoniak (NH3) z 1,3 M jonami amonowymi (NH4+). Sprawdź w tabeli pKb, aby zlokalizować pKb amoniaku, 4,75. Korzystając z równania buforowego, określ, że pOH = 4,75 + log (1,3/4,0) = 4,75 + log (0,325) = 4,75 + (-,488) = 4,6. Pamiętaj, że pOH = 14 - pH, więc pH = 14 -pOH = 14 - 4,6 = 9,4.
Określ stężenie słabego kwasu (lub jego sprzężonej zasady), biorąc pod uwagę jego pH, pKa i stężenie słabego kwasu (lub jego sprzężonej zasady). Pamiętaj, że możesz przepisać „iloraz” logarytmów, tj. log (x/y) - jako log x - log y, przepisz równanie Hendersona Hasselbalcha jako pH = pKa + log [A-] - log [HA]. Jeśli masz bufor kwasu węglowego o pH 6,2, o którym wiesz, że jest zrobiony z 1,37 M wodorowęglanu, oblicz jego [HA] w następujący sposób: 6,2 = 6,37 + log (1,37) - log[HA] = 6,37 + 0,137 - log[HA]. Innymi słowy log[HA] = 6,37 - 6,2 + 0,137 = 0,307. Oblicz [HA], biorąc "odwrotny log" (10^x na twoim kalkulatorze) 0,307. Stężenie kwasu węglowego wynosi więc 2,03 M.
Oblicz stężenie słabej zasady (lub jej sprzężonego kwasu), biorąc pod uwagę jej pH, pKb i stężenie słabego kwasu (lub sprzężonej zasady). Określ stężenie amoniaku w buforze amoniakalnym o pH 10,1 i stężeniu jonów amonowych 0,98 M, pamiętając, że równanie Hendersona Hasselbalcha działa również dla zasad – o ile używasz pOH zamiast pH. Przelicz pH na pOH w następujący sposób: pOH = 14 - pH = 14 - 10,1 = 3,9. Następnie podłącz swoje wartości do bufora alkalicznego równanie "pOH = pKb + log[B+] - log[BOH]" w następujący sposób: 3,9 = 4,75 + log[0,98] - log[BOH] = 4,75 + (-0,009) - log[BOH]. Ponieważ log[BOH] = 4,75 - 3,9 - 0,009 = 0,841, stężenie amoniaku jest logarytmem odwrotnym (10^x) lub 0,841 lub 6,93 M.