I kemi är en "buffert" en lösning som du lägger till en annan lösning för att balansera dess pH, dess relativa surhet eller dess alkalinitet. Du skapar en buffert med en "svag" syra eller bas respektive dess "konjugerade" bas eller syra. För att bestämma buffertens pH - eller extrapolera från dess pH koncentrationen av någon av dess komponenter - kan du göra en serie beräkningar baserade på Henderson-Hasselbalch-ekvationen, som också är känd som "buffert ekvation."
Använd buffertekvationen för att bestämma pH-värdet för en sur buffertlösning, med tanke på vissa syrabas-koncentrationer. Henderson-Hasselbalch-ekvationen är som följer: pH = pKa + log ([A -] / [HA]), där "pKa" är dissociationskonstanten, ett tal unikt för varje syra, "[A-]" representerar koncentrationen av konjugatbas i mol per liter (M) och "[HA]" representerar koncentrationen av syran sig. Tänk till exempel på en buffert som kombinerar 2,3 M kolsyra (H2CO3) med 0,78 M vätekarbonatjon (HCO3-). Se en pKa-tabell för att se att kolsyra har en pKa på 6,37. Genom att koppla in dessa värden i ekvationen ser du att pH = 6,37 + log (.78 / 2.3) = 6,37 + log (.339) = 6,37 + (-0,470) = 5,9.
Beräkna pH för en alkalisk (eller basisk) buffertlösning. Du kan skriva om Henderson-Hasselbalch-ekvationen för baser: pOH = pKb + log ([B +] / [BOH]), där "pKb" är basens dissociationskonstant, "[B +]" står för koncentrationen av basens konjugatsyra och "[BOH]" är koncentrationen av basen. Tänk på en buffert som kombinerar 4,0 M ammoniak (NH3) med 1,3 M ammoniumjon (NH4 +), konsultera en pKb-tabell för att lokalisera ammoniakens pKb, 4,75. Använd buffertekvationen för att bestämma att pOH = 4,75 + log (1.3 / 4.0) = 4.75 + log (.325) = 4.75 + (-.488) = 4.6. Kom ihåg att pOH = 14 - pH, så pH = 14 -pOH = 14 - 4.6 = 9.4.
Bestäm koncentrationen av en svag syra (eller dess konjugatbas) med tanke på dess pH, pKa och koncentrationen av den svaga syran (eller dess konjugatbas). Med tanke på att du kan skriva om en "kvot" av logaritmer - dvs. log (x / y) - som log x - log y, skriv om Henderson Hasselbalch-ekvationen som pH = pKa + log [A-] - log [HA]. Om du har en kolsyrabuffert med ett pH på 6,2 som du vet är tillverkad med 1,37 M vätekarbonat, beräkna dess [HA] enligt följande: 6.2 = 6.37 + log (1.37) - log [HA] = 6.37 + .137 - logg [HA]. Med andra ord logga [HA] = 6,37 - 6,2 + .137 = .307. Beräkna [HA] genom att ta "invers logg" (10 ^ x på din miniräknare) av .307. Koncentrationen av kolsyra är således 2,03 M.
Beräkna koncentrationen av en svag bas (eller dess konjugatsyra) med tanke på dess pH, pKb och koncentrationen av den svaga syran (eller dess konjugatbas). Bestäm koncentrationen av ammoniak i en ammoniakbuffert med pH 10,1 och ammoniumjonkoncentrationen 0,98 M, med tanke på att Henderson Hasselbalch-ekvationen också fungerar för baser - så länge du använder pOH istället för pH. Konvertera ditt pH till pOH enligt följande: pOH = 14 - pH = 14 - 10,1 = 3,9. Anslut sedan dina värden till den alkaliska bufferten ekvation "pOH = pKb + log [B +] - log [BOH]" enligt följande: 3.9 = 4.75 + log [.98] - log [BOH] = 4.75 + (-0.009) - log [BOH]. Eftersom log [BOH] = 4,75 - 3,9 - .009 = .841 är koncentrationen av ammoniak den inversa loggen (10 ^ x) eller .841, eller 6,93 M.