สมการเฮนเดอร์สัน - แฮสเซลบัลช์คืออะไร?

ทฤษฎี Bronsted-Lowry กำหนดกรดและเบสขึ้นอยู่กับความสามารถในการบริจาคและรับโปรตอนไฮโดรเจน สมการของเฮนเดอร์สัน - ฮัสเซิลบัลช์สร้างขึ้นจากคำจำกัดความเหล่านั้นเพื่อสร้างสูตรสำหรับค้นหาค่าความเป็นกรด - ด่างหรือความเข้มข้นของสารละลายบัฟเฟอร์ สารละลายบัฟเฟอร์ที่แม่นยำสามารถใช้ในการไตเตรทหรือใช้ในอุตสาหกรรมเช่นการผลิตแชมพู

ตามทฤษฎีของ Bronsted-Lowry กรดเป็นโมเลกุลใด ๆ ที่มีความสามารถในการบริจาคโปรตอนไฮโดรเจนในขณะที่ฐานเป็นโมเลกุลที่สามารถรับโปรตอนได้ ปฏิกิริยาการแตกตัวของกรด, HA, ส่งผลให้ H ⁺ ที่ได้รับการบริจาคและ A ^- นี่ ^- เรียกว่าคอนจูเกตฐาน สมการเฮนเดอร์สัน - ฮัสเซลบอลช์ถูกสร้างขึ้นโดยใช้ปฏิกิริยาการแยกตัวออกจากกันซึ่งทำใหม่สำหรับค่าคงที่การแยกตัวของกรด

ค่าคงตัวของการแยกกรดแสดงว่า K _a เป็นจุดสมดุลสำหรับปฏิกิริยาการแยกตัว มันแสดงในสูตร K _a = ([A ^- ] [H ⁺ ]) / [HA] โดยที่ A ^- , H ⁺ และ HA แสดงถึงความเข้มข้นตามลำดับในโมลต่อลิตร เนื่องจากสมการของเฮนเดอร์สัน - ฮัสเซิลบัลช์ช่วยแก้ค่าพีเอชจึงต้อง _มี การ _ทำ สมการใหม่

การแปลงดำเนินการเกี่ยวกับความจริงที่ว่า pH = -log [H ⁺ ] ซึ่งหมายความว่าสิ่งนี้ควรปรากฏในสมการที่แปลงแล้ว A -log จะถูกคูณกับทั้งสองข้างของสมการ K สำหรับ -logK _a = -log ([A ^- ] [H ⁺ ]) / [HA] จากนั้นการแจกแจงลอการิทึมจะแปลงค่านี้เป็น -logK = -log [H ⁺ ] + (-log ([A ^- ] / [HA])) การใช้คำจำกัดความของค่า pH และความจริงที่ว่า pK _a = -logK สามารถเขียน pK _a = ค่า pH - บันทึก ([A ^- ] / [HA]) ในแง่ของค่า pH นั้นจะกลายเป็นค่า pH = pK + log ([A ^- ] / [HA])

สมการเฮนเดอร์สัน - แฮสเซลบัลช์สามารถใช้โดยการวางความเข้มข้นที่รู้จักกันของฐานคอนจูเกตใน A ^- และความเข้มข้นของกรดอ่อนที่รู้จักใน HA ตัวอย่างสารละลายบัฟเฟอร์อาจรวมถึงกรดอะซิติก 0.10 โมล (HC ₂ H ₃ O ₂ ) และ 0.45 โมลอะซิเตตไอออน (C ₂ H ₃ O ₂ ) ที่มีค่า pK 1.7 x 10 ^-5 สมการที่ได้: pH = -log (1.7 x 10 ^-5 ) + log (0.45 / 0.10) = 5.4

การแก้สมการเฮนเดอร์สัน - คาสเซิลบัลช์แทนความเข้มข้นของกรดหรือเบสสามารถกำหนดได้ว่าจะใช้เมื่อสร้างสารละลายบัฟเฟอร์ บัฟเฟอร์ถูกใช้ในการไตเตรทเพื่อกำหนดระดับ pH ของคู่กรดเบสอื่น ๆ พวกเขายังมีการใช้ในอุตสาหกรรมที่จำเป็นต้องมีการจัดการค่า pH ที่ดี แชมพูจะถูกป้องกันไม่ให้เกิดการกัดกร่อนมากเกินไปและเบียร์จะไม่ถูกทำลายเนื่องจากการเติมบัฟเฟอร์ที่คำนวณมาอย่างดี