In de chemie is een "buffer" een oplossing die u toevoegt aan een andere oplossing om de pH, de relatieve zuurgraad of de alkaliteit in evenwicht te brengen. Je maakt een buffer met een "zwak" zuur of base en de "geconjugeerde" base of zuur, respectievelijk. Om de pH van een buffer te bepalen - of extrapoleren van de pH van de concentratie van een van de componenten - kunt u een reeks berekeningen maken op basis van de Henderson-Hasselbalch-vergelijking, die ook wel de "buffervergelijking" wordt genoemd. >

Gebruik de buffervergelijking om de pH van een zure bufferoplossing te bepalen, gegeven bepaalde zuur-base-concentraties. De Henderson-Hasselbalch-vergelijking is als volgt: pH = pKa + log ([A -] /[HA]), waarbij "pKa" de dissociatieconstante is, een getal dat uniek is voor elk zuur, "[A-]" staat voor de concentratie van geconjugeerde base in mol per liter (M) en "[HA]" geeft de concentratie van het zuur zelf weer. Beschouw bijvoorbeeld een buffer die 2,3 M koolzuur (H2CO3) combineert met 0,78 M waterstofcarbonaat-ion (HCO3-). Raadpleeg een pKa-tabel om te zien dat koolzuur een pKa heeft van 6,37. Als u deze waarden in de vergelijking stopt, ziet u dat pH = 6.37 + log (.78 /2.3) = 6.37 + log (.339) = 6.37 + (-0.470) = 5.9.

Bereken de pH van een alkalische (of basis) bufferoplossing. Je kunt de Henderson-Hasselbalch-vergelijking voor basen herschrijven: pOH = pKb + log ([B +] /[BOH]), waarbij "pKb" de dissociatieconstante van de base is, "[B +]" staat voor de concentratie van het geconjugeerde zuur van een base en "[BOH]" is de concentratie van de basis. Overweeg een buffer die 4,0 M ammonia (NH3) combineert met 1,3 M ammoniumion (NH4 +), raadpleeg een pKb-tabel om ammoniak's pKb te bepalen, 4,75. Gebruik de buffervergelijking om vast te stellen dat pOH = 4,75 + log (1,3 /4,0) = 4,75 + log (.325) = 4,75 + (-488) = 4,6. Onthoud dat pOH = 14 - pH, dus pH = 14 -pOH = 14 - 4,6 = 9,4.

Bepaal de concentratie van een zwak zuur (of de geconjugeerde base), gezien de pH, pKa en de concentratie van het zwakke zuur (of de geconjugeerde base). Houd in gedachten dat je een "quotiënt" van logaritmen kunt herschrijven - d.w.z. log (x /y) - als log x - log y, herschrijf de Henderson Hasselbalch - vergelijking als pH = pKa + log [A -] - log [HA]. Als u een koolzuurbuffer heeft met een pH van 6,2 waarvan u weet dat deze is gemaakt met 1,37 M waterstofcarbonaat, bereken dan zijn [HA] als volgt: 6,2 = 6,37 + log (1,37) - log [HA] = 6,37 + 0,137 - log [HA]. Met andere woorden log [HA] = 6,37 - 6,2 + .137 = .307. Bereken [HA] door het "inverse log" (10 ^ x op uw rekenmachine) van .307 te nemen. De concentratie van koolzuur is dus 2.03 M.

Bereken de concentratie van een zwakke base (of het geconjugeerde zuur), gegeven de pH, pKb en de concentratie van het zwakke zuur (of de geconjugeerde base). Bepaal de ammoniakconcentratie in een ammoniakbuffer met een pH van 10,1 en ammoniumionenconcentratie van 0,98 M, in aanmerking nemend dat de Henderson Hasselbalch-vergelijking ook werkt voor basen - zolang u pOH gebruikt in plaats van pH. Converteer uw pH in pOH als volgt: pOH = 14 - pH = 14 - 10,1 = 3,9. Voeg vervolgens als volgt uw waarden toe aan de alkalische buffervergelijking "pOH = pKb + log [B +] - log [BOH]": 3.9 = 4.75 + log [.98] - log [BOH] = 4.75 + (-0.009) - log [BOH]. Sinds log [BOH] = 4.75 - 3.9 - .009 = .841, is de concentratie van ammoniak de inverse log (10 ^ x) of .841, of 6.93 M.

Tip

U kunt twee waarden voor koolzuur te zien krijgen wanneer u uw pKa-tafel raadpleegt. Dit komt omdat H2CO3 twee waterstofatomen heeft - en daarom twee "protonen" - en twee keer kan dissociëren, volgens de vergelijkingen H2CO3 + H2O - & gt; HCO3 - + H3O + en HCO3 - + H2O - & gt; CO3 (2-) + H3O. Voor de berekening hoeft u alleen de eerste waarde in aanmerking te nemen.