ヘンダーソン・ハッセルバルヒの緩衝液計算ツール
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結果
ヘンダーソン・ハッセルバルヒの式は、[HA] と [A⁻] が [H⁺] と [OH⁻] よりはるかに大きいことを前提としています。緩衝液は pKa ± 1 の範囲で最もよく働きます。物質量（mol）を使っても、濃度と同じ比が得られます。
ヘンダーソン・ハッセルバルヒの式 pH = pKa + log([A⁻]/[HA]) を使って、緩衝液を扱います。弱酸とその共役塩基の濃度から緩衝液の pH を求める、目標 pH に必要な塩基と酸の比や濃度を求める、測定した pH から pKa を求める、のいずれもできます。酸の強さは pKa または Ka で指定できます。
ステップごとの解答
ヘンダーソン・ハッセルバルヒの式
代入する
重要な公式
- pH
- pH = −log[H⁺]
- 弱酸
- [H⁺] ≈ √(Ka·c)
- 緩衝液
- pH = pKa + log([A⁻]/[HA])
ヘンダーソン・ハッセルバルヒの式の使い方
- 弱酸 HA とその共役塩基 A⁻ を特定します。例：酢酸と酢酸イオン。
- pKa を求めます。Ka が与えられている場合は pKa = −log Ka を使います。
- pH は pH = pKa + log([A⁻]/[HA]) で求めます。どちらも同じ体積中にあるので、濃度の代わりに物質量を使えます。
- 目標 pH では [A⁻]/[HA] = 10^(pH − pKa) です。全濃度 c を、r を比として [A⁻] = c·r/(1 + r) と [HA] = c/(1 + r) に分けます。
- 結果を確認します：[A⁻] = [HA] のとき pH は pKa に等しく、緩衝液は pKa ± 1 の範囲で最もよく働きます。
質問と回答
ヘンダーソン・ハッセルバルヒの式はいつ正確ですか？
[HA] と [A⁻] がどちらも [H⁺] と [OH⁻] よりはるかに大きいときで、通常は約 0.01 mol/L 以上、pH がおよそ 3 から 11 の緩衝液で成り立ちます。非常に薄い溶液やかなり強い酸では、代わりに完全な平衡を解いてください。
緩衝液に強酸や強塩基を加えるとどうなりますか？
物質量で考えます。加えた H⁺ は A⁻ を HA に変え、加えた OH⁻ は HA を A⁻ に変えます。両方の量を更新してから、新しい比を式に代入します。
アンモニアのような塩基の緩衝液にも使えますか？
はい、共役酸の pKa を使います。NH₄⁺/NH₃ では pKa は 9.25 なので、pH = 9.25 + log([NH₃]/[NH₄⁺]) です。25 °C では、pOH = pKb + log([BH⁺]/[B]) と pH = 14 − pOH で扱うこともできます。
緩衝液が pKa の付近でしか働かないのはなぜですか？
緩衝作用には、加えられた酸や塩基を受け止めるために、HA と A⁻ の両方が十分に必要です。pKa から 1 pH 単位離れると比はすでに 10:1 で、それ以上離れると、どちらか一方の形が少なすぎます。
酸と塩基が同量の緩衝液の pH はいくつですか？
log 1 = 0 なので、pKa に等しくなります。酢酸と酢酸ナトリウムが同じ濃度なら、pH は約 4.76 です。
自分で練習する
pH と緩衝液を練習
計算ツールは答えを出してくれます。でも試験で必要なのは解き方です。新しい問題、ヒント、解答で練習しましょう。