Em química, um "buffer" é uma solução que você adiciona a outra solução para equilibrar seu pH, sua acidez relativa ou alcalinidade. Você faz um tampão usando um ácido ou base "fraco" e sua base ou ácido "conjugado", respectivamente. Para determinar o pH de um buffer - ou extrapolar de seu pH a concentração de qualquer um de seus componentes - você pode fazer uma série de cálculos com base na equação de Henderson-Hasselbalch, também conhecida como "buffer equação."
Use a equação tampão para determinar o pH de uma solução tampão ácida, dadas certas concentrações de ácido-base. A equação de Henderson-Hasselbalch é a seguinte: pH = pKa + log ([A -] / [HA]), onde "pKa" é a constante de dissociação, um número único para cada ácido, "[A-]" representa a concentração de base conjugada em moles por litro (M) e "[HA]" representa a concentração do ácido em si. Por exemplo, considere um tampão que combina 2,3 M de ácido carbônico (H2CO3) com 0,7 M de íon hidrogenocarbonato (HCO3-). Consulte uma tabela de pKa para ver se o ácido carbônico tem um pKa de 6,37. Colocando esses valores na equação, você vê que pH = 6,37 + log (0,78 / 2,3) = 6,37 + log (0,339) = 6,37 + (-0,470) = 5,9.
Calcule o pH de uma solução tampão alcalina (ou básica). Você pode reescrever a equação de Henderson-Hasselbalch para as bases: pOH = pKb + log ([B +] / [BOH]), onde "pKb" é o da base constante de dissociação, "[B +]" representa a concentração de ácido conjugado de uma base e "[BOH]" é a concentração de a base. Considere um tampão que combina amônia 4,0 M (NH3) com íon amônio 1,3 M (NH4 +), consulte uma tabela de pKb para localizar o pKb da amônia, 4,75. Usando a equação tampão, determine que pOH = 4,75 + log (1,3 / 4,0) = 4,75 + log (0,325) = 4,75 + (-,488) = 4,6. Lembre-se de que pOH = 14 - pH, então pH = 14 -pOH = 14 - 4,6 = 9,4.
Determine a concentração de um ácido fraco (ou sua base conjugada), dado seu pH, pKa e a concentração do ácido fraco (ou sua base conjugada). Lembre-se de que você pode reescrever um "quociente" de logaritmos - ou seja, log (x / y) - como log x - log y, reescreva a equação de Henderson Hasselbalch como pH = pKa + log [A-] - log [HA]. Se você tiver um tampão de ácido carbônico com um pH de 6,2 que você sabe que é feito com carbonato de hidrogênio 1,37 M, calcule seu [HA] da seguinte forma: 6,2 = 6,37 + log (1,37) - log [HA] = 6,37 + 0,137 - log [HA]. Em outras palavras, log [HA] = 6,37 - 6,2 + 0,137 = 0,307. Calcule [HA] tomando o "log inverso" (10 ^ x em sua calculadora) de 0,307. A concentração de ácido carbônico é, portanto, 2,03 M.
Calcule a concentração de uma base fraca (ou seu ácido conjugado), dado seu pH, pKb e a concentração do ácido fraco (ou sua base conjugada). Determine a concentração de amônia em um tampão de amônia com pH de 10,1 e concentração de íon amônio de 0,98 M, tendo em mente que a equação de Henderson Hasselbalch também funciona para bases - contanto que você use pOH em vez de pH. Converta seu pH em pOH da seguinte maneira: pOH = 14 - pH = 14 - 10,1 = 3,9. Em seguida, conecte seus valores ao buffer alcalino equação "pOH = pKb + log [B +] - log [BOH]" como segue: 3,9 = 4,75 + log [0,98] - log [BOH] = 4,75 + (-0,009) - log [BOH]. Uma vez que log [BOH] = 4,75 - 3,9 - 0,009 = 0,841, a concentração de amônia é o log inverso (10 ^ x) ou 0,841, ou 6,93 M.