Co to jest równanie Hendersona – Hasselbalcha?

Teoria Bronsteda-Lowry'ego definiuje kwasy i zasady na podstawie ich zdolności do oddawania i przyjmowania protonów wodorowych. Równanie Hendersona-Hasselbalcha opiera się na tych definicjach, aby stworzyć wzór na znalezienie pH lub stężenia roztworu buforowego. Dokładne roztwory buforowe można stosować do miareczkowania lub do zastosowań przemysłowych, takich jak produkcja szamponów.

Zgodnie z teorią Bronsteda-Lowry'ego kwas to dowolna cząsteczka zdolna do oddania protonu wodorowego, podczas gdy zasada to cząsteczka zdolna do przyjęcia protonu. Reakcja dysocjacji kwasu, HA, daje H ^+, który jest oddawany i A ^- . To A ^- jest następnie nazywane bazą sprzężoną. Równanie Hendersona-Hasselbalcha jest budowane przy użyciu tej reakcji dysocjacji, przerobionej dla stałej dysocjacji kwasu.

Stała dysocjacji kwasu, oznaczona Ka, jest punktem równowagi dla reakcji dysocjacji. Jest to przedstawione we wzorze Ka = ([A ^- ] [H ⁺ ]) / [HA], gdzie A ^- , H ⁺ i HA oznaczają odpowiednie stężenia w molach na litr. Ponieważ równanie Hendersona-Hasselbalcha rozwiązuje problem pH, równanie K _a należy przerobić.

Konwersja działa wokół faktu, że pH = -log [H ⁺ ], co oznacza, że ​​powinno to pojawić się w przeliczonym równaniu. A -log jest mnożony przez obie strony równania K dla -logK _a = -log ([A ^- ] [H ⁺ ]) / [HA], a następnie rozkład logarytmiczny konwertuje to na -logK = -log [H ⁺ ] + (-log ([A ^- ] / [HA])). Korzystając z definicji pH oraz faktu, że pK _a = -logK, można zapisać pK _a = pH - log ([A ^- ] / [HA]). Pod względem pH staje się to pH = pK + log ([A ^- ] / [HA]).

Równanie Hendersona-Hasselbalcha można zastosować, umieszczając znane stężenie sprzężonej zasady w przypadku A ^- i znane stężenie słabego kwasu w przypadku HA. Przykładowy roztwór buforowy może zawierać 0,10 mola kwasu octowego (HC ₂ H ₃ O ₂ ) i 0,45 mola jonu octanowego (C ₂ H ₃ O ₂ ) o wartości pK 1,7 x ^10–5 . Wynikowe równanie: pH = -log (1,7 x 10 ^-5 ) + log (0,45 / 0,10) = 5,4.

Rozwiązanie równania Hendersona-Hasselbalcha zamiast stężenia kwasu lub zasady może określić, ile należy użyć przy tworzeniu roztworu buforowego. Bufory są używane do miareczkowania w celu ustalenia poziomu pH innych par kwas-zasada. Mają także zastosowania przemysłowe wszędzie tam, gdzie należy dobrze zarządzać pH. Szampon nie jest zbyt żrący, a piwo nie psuje się dzięki dodaniu dobrze obliczonych buforów.