Калькулятор буферного раствора по Хендерсону–Хассельбальху
Введите свои значения. Ответ и полное решение обновляются по мере ввода.
Результат
Уравнение Хендерсона–Хассельбальха предполагает, что [HA] и [A⁻] намного больше, чем [H⁺] и [OH⁻]. Буфер лучше всего работает в пределах pKa ± 1. Количества в молях дают то же отношение, что и концентрации.
Используйте уравнение Хендерсона–Хассельбальха, pH = pKa + log([A⁻]/[HA]), для расчётов с буферными растворами. Найдите pH буфера по концентрациям слабой кислоты и её сопряжённого основания, найдите отношение основания к кислоте и концентрации, нужные для заданного pH, или найдите pKa по измеренному pH. Силу кислоты можно задать через pKa или через Ka.
Пошаговое решение
Уравнение Хендерсона–Хассельбальха
Подставьте
Основные формулы
- pH
- pH = −log[H⁺]
- Слабая кислота
- [H⁺] ≈ √(Ka·c)
- Буфер
- pH = pKa + log([A⁻]/[HA])
Как использовать уравнение Хендерсона–Хассельбальха
- Определите слабую кислоту HA и её сопряжённое основание A⁻, например уксусную кислоту и ацетат.
- Найдите pKa. Если дана Ka, используйте pKa = −log Ka.
- Для pH: pH = pKa + log([A⁻]/[HA]). Можно использовать количества в молях вместо концентраций, так как оба вещества находятся в одном объёме.
- Для заданного pH: [A⁻]/[HA] = 10^(pH − pKa). Разделите общую концентрацию c на [A⁻] = c·r/(1 + r) и [HA] = c/(1 + r).
- Проверьте результат: при [A⁻] = [HA] pH равен pKa, а буфер лучше всего работает в пределах pKa ± 1.
Вопросы и ответы
Когда уравнение Хендерсона–Хассельбальха точно?
Когда и [HA], и [A⁻] намного больше, чем [H⁺] и [OH⁻], что обычно выполняется для буферов выше примерно 0,01 mol/L при pH примерно от 3 до 11. Для очень разбавленных растворов или довольно сильных кислот решайте полное равновесие.
Что происходит, если добавить к буферу сильную кислоту или основание?
Работайте с молями. Добавленный H⁺ превращает A⁻ в HA, а добавленный OH⁻ превращает HA в A⁻. Обновите оба количества, затем подставьте новое отношение в уравнение.
Можно ли использовать его для основного буфера, например аммиачного?
Да, с pKa сопряжённой кислоты: для NH₄⁺/NH₃ pKa равна 9,25, поэтому pH = 9,25 + log([NH₃]/[NH₄⁺]). Можно также работать с pOH = pKb + log([BH⁺]/[B]) и pH = 14 − pOH при 25 °C.
Почему буфер работает только вблизи своей pKa?
Для буферного действия нужно много и HA, и A⁻, чтобы связывать добавленную кислоту или основание. При отличии на одну единицу pH от pKa отношение уже 10:1, а дальше одной из двух форм остаётся слишком мало.
Каков pH буфера с равными количествами кислоты и основания?
Он равен pKa, потому что log 1 = 0. Для уксусной кислоты и ацетата натрия в равных концентрациях pH составляет около 4,76.
Потренируйтесь самостоятельно
Тренировать тему «pH и буферы»
Калькулятор даёт ответ. На экзамене нужен метод: отработайте его на новых задачах с подсказками и разобранными решениями.