מחשבון pH של תמיסות חיץ: כלי משוואת הנדרסון-האוסלבך

חשב את ה-pH של תמיסות חיץ על ידי הזנת ריכוזי חומצה ובסיס קוניגטיבי. משתמש במשוואת הנדרסון-האוסלבך לתוצאות מדויקות ביישומים בכימיה ובביוכימיה.

מחשבון pH של בופר

ריכוז חומצה

מול/ליטר

ריכוז בסיס קוניגט

מול/ליטר

תוצאות

הזן ריכוזי חומצה ובסיס כדי לחשב את ה-pH

📚

תיעוד

מחשבון pH של חיץ

הקדמה

המחשבון מחשבון pH של חיץ הוא כלי חיוני לכימאים, ביוכימאים וסטודנטים העובדים עם פתרונות חיץ. מחשבון זה מיישם את משוואת הנדרסון-האסטלבלך כדי לקבוע את ה-pH של פתרון חיץ על סמך הריכוזים של חומצה חלשה ובסיסה המקביל. פתרונות חיץ הם חיוניים בהגדרות מעבדה, במערכות ביולוגיות ובתהליכים תעשייתיים שבהם שמירה על pH יציב היא הכרחית. המחשבון הידידותי למשתמש שלנו מפשט את החישובים המורכבים המעורבים בקביעת pH של חיץ, ומאפשר תוצאות מהירות ומדויקות ללא חישוב ידני.

מהו פתרון חיץ?

פתרון חיץ הוא תערובת שמונעת שינויים ב-pH כאשר מוסיפים כמויות קטנות של חומצה או בסיס. הוא בדרך כלל מורכב מחומצה חלשה ובסיסה המקביל (או מבסיס חלש וחומצה המקבילה) בריכוזים משמעותיים. השילוב הזה מאפשר לפתרון לנטרל תוספות קטנות של חומצות או בסיסים, ולשמור על pH יחסית יציב.

פתרונות חיץ פועלים על פי עקרון עקרון לה שאטלייה, הקובע שכאשר מערכת בשווי משקל מופרעת, השווי משקל זז כדי להתנגד להפרעה. בפתרונות חיץ:

כאשר מוסיפים כמויות קטנות של חומצה (H⁺), רכיב הבסיס המקביל מגיב עם יוני המימן הללו, וממזער את שינוי ה-pH
כאשר מוסיפים כמויות קטנות של בסיס (OH⁻), רכיב החומצה החלשה מספק יוני מימן לנטרל את יוני ההידרוקסיד

היעילות של פתרון חיץ תלויה ב:

יחס הבסיס המקביל לחומצה החלשה
הריכוזים האבסולוטיים של הרכיבים
ה-pKa של החומצה החלשה
טווח ה-pH הרצוי (חיצים פועלים בצורה הטובה ביותר כאשר pH ≈ pKa ± 1)

pH = pKa + log([A⁻]/[HA])

HA (חומצה) A⁻ (בסיס מקביל) סולם pH חומצי בסיסי pKa

מפתח: חומצה (HA) בסיס מקביל (A⁻)

משוואת הנדרסון-האסטלבלך

משוואת הנדרסון-האסטלבלך היא הבסיס המתמטי לחישוב ה-pH של פתרונות חיץ. היא מקשרת בין ה-pH של חיץ ל-pKa של החומצה החלשה וליחס של ריכוזי הבסיס המקביל והחומצה:

$\text{pH} = \text{pKa} + \log\left(\frac{[\text{A}^-]}{[\text{HA}]}\right)$

איפה:

pH הוא הלוגריתם השלילי של ריכוז יוני המימן
pKa הוא הלוגריתם השלילי של קבוע הדיסוציאציה של החומצה
[A⁻] הוא הריכוז המולרי של הבסיס המקביל
[HA] הוא הריכוז המולרי של החומצה החלשה

משוואה זו נגזרת משווי המשקל של הדיסוציאציה החומצית:

$\text{HA} \rightleftharpoons \text{H}^+ + \text{A}^-$

קבוע הדיסוציאציה החומצית (Ka) מוגדר כ:

$\text{Ka} = \frac{[\text{H}^+][\text{A}^-]}{[\text{HA}]}$

לקיחת הלוגריתם השלילי של שני הצדדים וסידור מחדש:

$\text{pH} = \text{pKa} + \log\left(\frac{[\text{A}^-]}{[\text{HA}]}\right)$

למחשב שלנו, אנו משתמשים בערך pKa של 7.21, אשר תואם למערכת החיץ של פוספט (H₂PO₄⁻/HPO₄²⁻) ב-25°C, אחת ממערכות החיץ הנפוצות ביותר בביוכימיה ובסביבות מעבדה.

חישוב קיבולת החיץ

קיבולת החיץ (β) כמותית את ההתנגדות של פתרון חיץ לשינויים ב-pH כאשר מוסיפים חומצות או בסיסים. היא מקסימלית כאשר ה-pH שווה ל-pKa של החומצה החלשה. קיבולת החיץ יכולה להיות מחושבת באמצעות:

$\beta = \frac{2.303 \times C \times K_a \times [H^+]}{(K_a + [H^+])^2}$

איפה:

β היא קיבולת החיץ
C היא הריכוז הכולל של רכיבי החיץ ([HA] + [A⁻])
Ka הוא קבוע הדיסוציאציה החומצית
[H⁺] הוא ריכוז יוני המימן

לדוגמה מעשית, נחשוב על חיץ הפוספט שלנו עם [HA] = 0.1 M ו-[A⁻] = 0.2 M:

ריכוז כולל C = 0.1 + 0.2 = 0.3 M
Ka = 10⁻⁷·²¹ = 6.17 × 10⁻⁸
ב-pH 7.51, [H⁺] = 10⁻⁷·⁵¹ = 3.09 × 10⁻⁸

בהחלפת ערכים אלו: β = (2.303 × 0.3 × 6.17 × 10⁻⁸ × 3.09 × 10⁻⁸) ÷ (6.17 × 10⁻⁸ + 3.09 × 10⁻⁸)² = 0.069 mol/L/pH

זה אומר שהוספת 0.069 מולים של חומצה או בסיס חזק לליטר תשנה את ה-pH ב-1 יחידה.

איך להשתמש במחשבון pH של חיץ

המחשבון שלנו pH של חיץ מיועד לפשטות ולנוחות השימוש. עקוב אחרי הצעדים הבאים כדי לחשב את ה-pH של פתרון החיץ שלך:

הזן את ריכוז החומצה בשדה הקלט הראשון (ביחידות מולריות, M)
הזן את ריכוז הבסיס המקביל בשדה הקלט השני (ביחידות מולריות, M)
אופציונלי, הזן ערך pKa מותאם אישית אם אתה עובד עם מערכת חיץ שונה מפוספט (ברירת מחדל pKa = 7.21)
לחץ על כפתור "חשב pH" כדי לבצע את החישוב
ראה את התוצאה המוצגת בחלק התוצאות

המחשבון יראה:

את ערך ה-pH המחושב
הדמיה של משוואת הנדרסון-האסטלבלך עם ערכי הקלט שלך

אם אתה צריך לבצע חישוב נוסף, תוכל:

ללחוץ על כפתור "נקה" כדי לאפס את כל השדות
פשוט לשנות את ערכי הקלט וללחוץ שוב על "חשב pH"

דרישות קלט

לתוצאות מדויקות, ודא ש:

שני ערכי הריכוז הם מספרים חיוביים
הריכוזים מוזנים ביחידות מולריות (mol/L)
הערכים נמצאים בטווחים סבירים עבור תנאי מעבדה (בדרך כלל 0.001 M עד 1 M)
אם אתה מזין pKa מותאם אישית, השתמש בערך המתאים למערכת החיץ שלך

טיפול בשגיאות

המחשבון יציג הודעות שגיאה אם:

שדה קלט אחד או יותר נשאר ריק
ערכים שליליים מוזנים
ערכים שאינם נומריים מוזנים
שגיאות חישוב מתרחשות עקב ערכים קיצוניים

דוגמת חישוב צעד-אחר-צעד

בואו נעבור על דוגמה מלאה כדי להדגים כיצד פועל מחשבון pH של חיץ:

דוגמה: חשב את ה-pH של פתרון חיץ פוספט המכיל 0.1 M דיהידרוגנפוספט (H₂PO₄⁻, הצורה החומצית) ו-0.2 M הידרוגנפוספט (HPO₄²⁻, הצורה הבסיסית המקבילה).

זהה את הרכיבים:
- ריכוז החומצה [HA] = 0.1 M
- ריכוז הבסיס המקביל [A⁻] = 0.2 M
- pKa של H₂PO₄⁻ = 7.21 ב-25°C
החל את משוואת הנדרסון-האסטלבלך:
- pH = pKa + log([A⁻]/[HA])
- pH = 7.21 + log(0.2/0.1)
- pH = 7.21 + log(2)
- pH = 7.21 + 0.301
- pH = 7.51
פרש את התוצאה:
- ה-pH של פתרון החיץ הזה הוא 7.51, שהוא מעט אלקליני
- pH זה נמצא בטווח היעיל של חיץ פוספט (בערך 6.2-8.2)

שימושים לחישובי pH של חיץ

חישובי pH של חיץ חיוניים במספר יישומים מדעיים ותעשייתיים:

מחקר במעבדה

בדיקות ביוכימיות: הרבה אנזימים וחלבונים פועלים בצורה אופטימלית בטווחי pH ספציפיים. חיצים מבטיחים תנאים יציבים לתוצאות ניסוי מדויקות.
מחקר DNA ורנ"א: הוצאת חומצות גרעין, PCR ורצפים דורשים שליטת pH מדויקת.
תרבות תאים: שמירה על pH פיזיולוגי (בערך 7.4) היא חיונית לשרידות ולתפקוד התאים.

פיתוח תרופות

פורמולציות תרופתיות: מערכות חיץ מייצבות הכנות פרמצבטיות ומשפיעות על מסיסות התרופה וזמינותה הביולוגית.
בקרת איכות: ניטור pH מבטיח עקביות ובטיחות המוצר.
בדיקות יציבות: חיזוי כיצד התכנים התרופתיים יתנהגו בתנאים שונים.

יישומים קליניים

בדיקות אבחון: הרבה בדיקות קליניות דורשות תנאי pH ספציפיים לתוצאות מדויקות.
פתרונות תוך ורידיים: נוזלי IV מכילים לעיתים קרובות מערכות חיץ כדי לשמור על תאימות עם pH הדם.
פתרונות דיאליזה: שליטת pH מדויקת היא קריטית לבטיחות המטופל וליעילות הטיפול.

תהליכים תעשייתיים

ייצור מזון: שליטת pH משפיעה על טעם, מרקם ושימור של מוצרים מזון.
טיפול בשפכים: מערכות חיץ עוזרות לשמור על תנאים אופטימליים לתהליכי טיפול ביולוגיים.
ייצור כימי: הרבה תגובות דורשות שליטת pH כדי לייעל את התשואה ולשמור על בטיחות.

ניטור סביבתי

הערכת איכות מים: גופי מים טבעיים מכילים מערכות חיץ שמונעות שינויים ב-pH.
ניתוח קרקע: pH של קרקע משפיע על זמינות חומרים מזינים וצמיחה של צמחים.
מחקר זיהום: הבנת כיצד מזהמים משפיעים על מערכות חיץ טבעיות.

חלופות למשוואת הנדרסון-האסטלבלך

בעוד שמשוואת הנדרסון-האסטלבלך היא השיטה הנפוצה ביותר לחישוב pH של חיץ, ישנן גישות חלופיות למצבים ספציפיים:

מדידת pH ישירה: שימוש במד pH מכויל מספק את קביעת ה-pH המדויק ביותר, במיוחד עבור תערובות מורכבות.
חישובי שווי משקל מלאים: עבור פתרונות מדוללים מאוד או כאשר מעורבים שווי משקל מרובים, ייתכן שיהיה צורך בפתרון של קבוצת המשוואות השוויונית המלאה.
שיטות נומריות: תוכניות מחשב שמתחשבות בקבועי פעילות ובשווי משקל מרובים יכולות לספק תוצאות מדויקות יותר עבור פתרונות לא אידיאליים.
גישות אמפיריות: בחלק מהיישומים התעשייתיים, ניתן להשתמש בנוסחאות אמפיריות הנובעות מנתונים ניסיוניים במקום חישובים תיאורטיים.
חישובי קיבולת חיץ: עבור תכנון מערכות חיץ, חישוב קיבולת החיץ (β = dB/dpH, כאשר B היא כמות הבסיס שהוספה) עשוי להיות מועיל יותר מחישובי pH פשוטים.

היסטוריה של כימיית חיץ ומשוואת הנדרסון-האסטלבלך

ההבנה של פתרונות חיץ ותיאורם המתמטי התפתחו באופן משמעותי במהלך המאה הקודמת:

הבנה מוקדמת של חיצים

הקונספט של חיץ כימי תואר לראשונה בצורה שיטתית על ידי הכימאי הצרפתי מרסלין ברתלו בסוף המאה ה-19. עם זאת, היה זה לורנס ג'וזף הנדרסון, רופא וביוכימאי אמריקאי, שעשה את הניתוח המתמטי הראשון המשמעותי של מערכות חיץ בשנת 1908.

פיתוח המשוואה

הנדרסון פיתח את הצורה הראשונית של מה שיהפוך למשוואת הנדרסון-האסטלבלך בעודו חוקר את תפקיד הפחמן הדו-חמצני בוויסות pH של הדם. עבודתו פורסמה במאמר שכותרתו "לגבי הקשר בין עוצמת החומצות ויכולתם לשמור על ניטרליות".

בשנת 1916, קרל אלברט האסטלבלך, רופא וכימאי דני, מחדש את המשוואה של הנדרסון באמצעות סימון pH (שהוצג על ידי סורנסן בשנת 1909) במקום ריכוז יוני המימן. הצורה הלוגריתמית הזו הפכה את המשוואה ליותר מעשית לשימוש במעבדה והיא הגרסה בה אנו משתמשים כיום.

שיפור ויישום

במהלך המאה ה-20, משוואת הנדרסון-האסטלבלך הפכה לאבן יסוד בכימיה של חומצה-בסיס ובביוכימיה:

בשנות ה-20 וה-30, המשוואה הוחלה כדי להבין מערכות חיץ פיזיולוגיות, במיוחד בדם.
עד שנות ה-50, פתרונות חיץ שחושבו באמצעות המשוואה הפכו לכלים סטנדרטיים במחקר ביוכימי.
פיתוח מדדי pH אלקטרוניים באמצע המאה ה-20 הפך מדידות pH מדויקות לאפשריות, מאמתות את התחזיות של המשוואה.
גישות חישוביות מודרניות מאפשרות כעת שיפורים כדי להתחשב בהתנהגות לא אידיאלית בפתרונות מרוכזים.

המשוואה נותרה אחת מהקשרים החשובים והנפוצים ביותר בכימיה, למרות שהיא מעל מאה שנה.

דוגמאות קוד לחישוב pH של חיץ

הנה יישומים של משוואת הנדרסון-האסטלבלך בשפות תכנות שונות:

1def calculate_buffer_ph(acid_concentration, base_concentration, pKa=7.21):
2    """
3    Calculate the pH of a buffer solution using the Henderson-Hasselbalch equation.
4    
5    Parameters:
6    acid_concentration (float): Concentration of the acid in mol/L
7    base_concentration (float): Concentration of the conjugate base in mol/L
8    pKa (float): Acid dissociation constant (default: 7.21 for phosphate buffer)
9    
10    Returns:
11    float: pH of the buffer solution
12    """
13    import math
14    
15    if acid_concentration <= 0 or base_concentration <= 0:
16        raise ValueError("Concentrations must be positive values")
17    
18    ratio = base_concentration / acid_concentration
19    pH = pKa + math.log10(ratio)
20    
21    return round(pH, 2)
22
23# Example usage
24try:
25    acid_conc = 0.1  # mol/L
26    base_conc = 0.2  # mol/L
27    pH = calculate_buffer_ph(acid_conc, base_conc)
28    print(f"Buffer pH: {pH}")
29except ValueError as e:
30    print(f"Error: {e}")
31

1function calculateBufferPH(acidConcentration, baseConcentration, pKa = 7.21) {
2  // Validate inputs
3  if (acidConcentration <= 0 || baseConcentration <= 0) {
4    throw new Error("Concentrations must be positive values");
5  }
6  
7  // Apply Henderson-Hasselbalch equation
8  const ratio = baseConcentration / acidConcentration;
9  const pH = pKa + Math.log10(ratio);
10  
11  // Round to 2 decimal places
12  return Math.round(pH * 100) / 100;
13}
14
15// Example usage
16try {
17  const acidConc = 0.1; // mol/L
18  const baseConc = 0.2; // mol/L
19  const pH = calculateBufferPH(acidConc, baseConc);
20  console.log(`Buffer pH: ${pH}`);
21} catch (error) {
22  console.error(`Error: ${error.message}`);
23}
24

1public class BufferPHCalculator {
2    private static final double DEFAULT_PKA = 7.21; // Default pKa for phosphate buffer
3    
4    /**
5     * Calculates the pH of a buffer solution using the Henderson-Hasselbalch equation
6     * 
7     * @param acidConcentration Concentration of the acid in mol/L
8     * @param baseConcentration Concentration of the conjugate base in mol/L
9     * @param pKa Acid dissociation constant
10     * @return The pH of the buffer solution
11     * @throws IllegalArgumentException if concentrations are not positive
12     */
13    public static double calculateBufferPH(double acidConcentration, 
14                                          double baseConcentration, 
15                                          double pKa) {
16        // Validate inputs
17        if (acidConcentration <= 0 || baseConcentration <= 0) {
18            throw new IllegalArgumentException("Concentrations must be positive values");
19        }
20        
21        // Apply Henderson-Hasselbalch equation
22        double ratio = baseConcentration / acidConcentration;
23        double pH = pKa + Math.log10(ratio);
24        
25        // Round to 2 decimal places
26        return Math.round(pH * 100.0) / 100.0;
27    }
28    
29    /**
30     * Overloaded method using the default pKa value
31     */
32    public static double calculateBufferPH(double acidConcentration, 
33                                          double baseConcentration) {
34        return calculateBufferPH(acidConcentration, baseConcentration, DEFAULT_PKA);
35    }
36    
37    public static void main(String[] args) {
38        try {
39            double acidConc = 0.1; // mol/L
40            double baseConc = 0.2; // mol/L
41            double pH = calculateBufferPH(acidConc, baseConc);
42            System.out.printf("Buffer pH: %.2f%n", pH);
43        } catch (IllegalArgumentException e) {
44            System.err.println("Error: " + e.getMessage());
45        }
46    }
47}
48

1' Excel function for buffer pH calculation
2Function BufferPH(acidConcentration As Double, baseConcentration As Double, Optional pKa As Double = 7.21) As Double
3    ' Validate inputs
4    If acidConcentration <= 0 Or baseConcentration <= 0 Then
5        BufferPH = CVErr(xlErrValue)
6        Exit Function
7    End If
8    
9    ' Apply Henderson-Hasselbalch equation
10    Dim ratio As Double
11    ratio = baseConcentration / acidConcentration
12    
13    BufferPH = pKa + Application.WorksheetFunction.Log10(ratio)
14    
15    ' Round to 2 decimal places
16    BufferPH = Round(BufferPH, 2)
17End Function
18
19' Usage in Excel cell: =BufferPH(0.1, 0.2)
20

1calculate_buffer_ph <- function(acid_concentration, base_concentration, pKa = 7.21) {
2  # Validate inputs
3  if (acid_concentration <= 0 || base_concentration <= 0) {
4    stop("Concentrations must be positive values")
5  }
6  
7  # Apply Henderson-Hasselbalch equation
8  ratio <- base_concentration / acid_concentration
9  pH <- pKa + log10(ratio)
10  
11  # Round to 2 decimal places
12  return(round(pH, 2))
13}
14
15# Example usage
16acid_conc <- 0.1  # mol/L
17base_conc <- 0.2  # mol/L
18tryCatch({
19  pH <- calculate_buffer_ph(acid_conc, base_conc)
20  cat(sprintf("Buffer pH: %.2f\n", pH))
21}, error = function(e) {
22  cat(sprintf("Error: %s\n", e$message))
23})
24

1function pH = calculateBufferPH(acidConcentration, baseConcentration, pKa)
2    % CALCULATEBUFFERPH Calculate the pH of a buffer solution
3    %   pH = CALCULATEBUFFERPH(acidConcentration, baseConcentration) 
4    %   calculates the pH using the Henderson-Hasselbalch equation
5    %
6    %   pH = CALCULATEBUFFERPH(acidConcentration, baseConcentration, pKa)
7    %   uses the specified pKa value instead of the default (7.21)
8    
9    % Set default pKa if not provided
10    if nargin < 3
11        pKa = 7.21; % Default pKa for phosphate buffer
12    end
13    
14    % Validate inputs
15    if acidConcentration <= 0 || baseConcentration <= 0
16        error('Concentrations must be positive values');
17    end
18    
19    % Apply Henderson-Hasselbalch equation
20    ratio = baseConcentration / acidConcentration;
21    pH = pKa + log10(ratio);
22    
23    % Round to 2 decimal places
24    pH = round(pH * 100) / 100;
25end
26
27% Example usage
28try
29    acidConc = 0.1; % mol/L
30    baseConc = 0.2; % mol/L
31    pH = calculateBufferPH(acidConc, baseConc);
32    fprintf('Buffer pH: %.2f\n', pH);
33catch ME
34    fprintf('Error: %s\n', ME.message);
35end
36

דוגמאות מספריות

הנה מספר דוגמאות לחישובי pH של חיץ עבור יחסי ריכוזים שונים:

דוגמה 1: ריכוזים שווים

ריכוז חומצה: 0.1 M
ריכוז בסיס: 0.1 M
pKa: 7.21
חישוב: pH = 7.21 + log(0.1/0.1) = 7.21 + log(1) = 7.21 + 0 = 7.21
תוצאה: pH = 7.21

דוגמה 2: יותר בסיס מחומצה

ריכוז חומצה: 0.1 M
ריכוז בסיס: 0.2 M
pKa: 7.21
חישוב: pH = 7.21 + log(0.2/0.1) = 7.21 + log(2) = 7.21 + 0.301 = 7.51
תוצאה: pH = 7.51

דוגמה 3: יותר חומצה מבסיס

ריכוז חומצה: 0.2 M
ריכוז בסיס: 0.05 M
pKa: 7.21
חישוב: pH = 7.21 + log(0.05/0.2) = 7.21 + log(0.25) = 7.21 + (-0.602) = 6.61
תוצאה: pH = 6.61

דוגמה 4: ריכוזים שונים מאוד

ריכוז חומצה: 0.01 M
ריכוז בסיס: 0.5 M
pKa: 7.21
חישוב: pH = 7.21 + log(0.5/0.01) = 7.21 + log(50) = 7.21 + 1.699 = 8.91
תוצאה: pH = 8.91

דוגמה 5: מערכת חיץ שונה (חומצה אצטית/אצטט)

ריכוז חומצה: 0.1 M (חומצה אצטית)
ריכוז בסיס: 0.1 M (אצטט נתרן)
pKa: 4.76 (לחומצה אצטית)
חישוב: pH = 4.76 + log(0.1/0.1) = 4.76 + log(1) = 4.76 + 0 = 4.76
תוצאה: pH = 4.76

שאלות נפוצות (FAQ)

מהו פתרון חיץ?

איך פועלת משוואת הנדרסון-האסטלבלך?

משוואת הנדרסון-האסטלבלך (pH = pKa + log([base]/[acid])) מקשרת בין ה-pH של פתרון חיץ ל-pKa של החומצה החלשה וליחס ריכוזי הבסיס המקביל והחומצה. היא נגזרת משווי המשקל של הדיסוציאציה החומצית ומאפשרת חישובי pH פשוטים.

מהו יחס האופטימלי של חומצה לבסיס בחיץ?

למקסימום קיבולת החיץ, יחס הבסיס המקביל לחומצה צריך להיות קרוב ל-1:1, מה שנותן pH השווה ל-pKa. הטווח היעיל של חיץ נחשב בדרך כלל להיות ±1 יחידת pH מה-pKa.

איך אני בוחר את החיץ הנכון לניסוי שלי?

בחר חיץ עם pKa קרוב ל-pH הרצוי שלך (באופן אידיאלי בטווח ±1 יחידת pH). שקול גורמים נוספים כמו יציבות טמפרטורה, תאימות עם המערכת הביולוגית או התגובה שלך, ומינימום הפרעה לניסויים או מדידות.

האם טמפרטורה משפיעה על pH של חיץ?

כן, טמפרטורה משפיעה הן על ה-pKa של החומצה והן על הדיסוציאציה של מים, מה שעלול לשנות את ה-pH של פתרון חיץ. רוב ערכי ה-pKa מדווחים ב-25°C, ושינויים משמעותיים בטמפרטורה עשויים לדרוש גורמי תיקון.

האם אני יכול לערבב חיצים שונים כדי להשיג pH ספציפי?

בעוד שזה אפשרי לערבב מערכות חיץ שונות, בדרך כלל לא מומלץ מכיוון שזה מסבך את השווי המשקל ועלול להוביל להתנהגות בלתי צפויה. עדיף לבחור מערכת חיץ אחת עם pKa קרוב ל-pH היעד שלך.

מהי קיבולת חיץ ואיך היא מחושבת?

קיבולת חיץ (β) היא מדידה של התנגדות החיץ לשינויי pH כאשר מוסיפים חומצות או בסיסים. היא מוגדרת ככמות החומצה או הבסיס הנדרשת כדי לשנות את ה-pH ב-1 יחידה, והיא מקסימלית כאשר pH = pKa. ניתן לחשב אותה כ-β = 2.303 × C × (Ka × [H⁺]) / (Ka + [H⁺])², כאשר C הוא הריכוז הכולל של החיץ.

איך אני מכין חיץ עם pH ספציפי?

חשב את יחס הבסיס המקביל לחומצה הנדרשים באמצעות משוואת הנדרסון-האסטלבלך המסודרת כ-[base]/[acid] = 10^(pH-pKa). לאחר מכן, הכין פתרונות עם הריכוזים המתאימים כדי להשיג יחס זה.

למה ה-pH שנמדד שלי שונה מהערך המחושב?

אי התאמות יכולות לנבוע מגורמים כמו:

השפעות פעילות בפתרונות לא אידיאליים (במיוחד בריכוזים גבוהים)
הבדלי טמפרטורה
זיהומים בריאגנטים
שגיאות כיול במד pH
השפעות עוצמת יון

האם ניתן להשתמש במשוואת הנדרסון-האסטלבלך בחומצות פוליפרוטיות?

לגבי חומצות פוליפרוטיות (חומצות עם מספר פרוטונים הניתנים לדיסוציאציה), ניתן להחיל את משוואת הנדרסון-האסטלבלך על כל שלב דיסוציאציה בנפרד, אך רק אם ערכי ה-pKa שונים מספיק (באופן כללי >2 יחידות pH). אחרת, נדרשים חישובי שווי משקל מורכבים יותר.

מקורות

Po, Henry N., and N. M. Senozan. "The Henderson-Hasselbalch Equation: Its History and Limitations." Journal of Chemical Education, vol. 78, no. 11, 2001, pp. 1499-1503.
Good, Norman E., et al. "Hydrogen Ion Buffers for Biological Research." Biochemistry, vol. 5, no. 2, 1966, pp. 467-477.
Beynon, Robert J., and J. S. Easterby. Buffer Solutions: The Basics. Oxford University Press, 1996.
Stoll, Vincent S., and John S. Blanchard. "Buffers: Principles and Practice." Methods in Enzymology, vol. 182, 1990, pp. 24-38.
Perrin, D. D., and Boyd Dempsey. Buffers for pH and Metal Ion Control. Chapman and Hall, 1974.
Martell, Arthur E., and Robert M. Smith. Critical Stability Constants. Plenum Press, 1974-1989.
Ellison, Sparkle L., et al. "Buffer: A Guide to the Preparation and Use of Buffers in Biological Systems." Analytical Biochemistry, vol. 104, no. 2, 1980, pp. 300-310.
Mohan, Chandra. Buffers: A Guide for the Preparation and Use of Buffers in Biological Systems. Calbiochem, 2003.

💬

משוב

💬

לחץ על הפיצוץ משוב כדי להתחיל לתת משוב על כלי זה

🔗

כלים קשורים

גלה עוד כלים שעשויים להיות שימושיים עבור זרימת העבודה שלך

מחשבון pH של תמיסות חיץ: כלי משוואת הנדרסון-האוסלבך

מחשבון pH של בופר

תוצאות

תיעוד

מחשבון pH של חיץ

הקדמה

מהו פתרון חיץ?

משוואת הנדרסון-האסטלבלך

חישוב קיבולת החיץ

איך להשתמש במחשבון pH של חיץ

דרישות קלט

טיפול בשגיאות

דוגמת חישוב צעד-אחר-צעד

שימושים לחישובי pH של חיץ

מחקר במעבדה

פיתוח תרופות

יישומים קליניים

תהליכים תעשייתיים

ניטור סביבתי

חלופות למשוואת הנדרסון-האסטלבלך

היסטוריה של כימיית חיץ ומשוואת הנדרסון-האסטלבלך

הבנה מוקדמת של חיצים

פיתוח המשוואה

שיפור ויישום

דוגמאות קוד לחישוב pH של חיץ

דוגמאות מספריות

דוגמה 1: ריכוזים שווים

דוגמה 2: יותר בסיס מחומצה

דוגמה 3: יותר חומצה מבסיס

דוגמה 4: ריכוזים שונים מאוד

דוגמה 5: מערכת חיץ שונה (חומצה אצטית/אצטט)

שאלות נפוצות (FAQ)

מהו פתרון חיץ?

איך פועלת משוואת הנדרסון-האסטלבלך?

מהו יחס האופטימלי של חומצה לבסיס בחיץ?

איך אני בוחר את החיץ הנכון לניסוי שלי?

האם טמפרטורה משפיעה על pH של חיץ?

האם אני יכול לערבב חיצים שונים כדי להשיג pH ספציפי?

מהי קיבולת חיץ ואיך היא מחושבת?

איך אני מכין חיץ עם pH ספציפי?

למה ה-pH שנמדד שלי שונה מהערך המחושב?

האם ניתן להשתמש במשוואת הנדרסון-האסטלבלך בחומצות פוליפרוטיות?

מקורות

משוב

כלים קשורים

מחשבון קיבולת בופר | יציבות pH בתמיסות כימיות

מחשבון טיטרציה: קבע במדויק את ריכוז האנליט

מחשבון ניטרול חומצה-בסיס לתגובות כימיות

מחשבון pH של פתרונות בופר על פי משוואת הנדרסון-האסטלבלך

מחשבון ערך pH: המרת ריכוז יוני מימן ל-pH

מחשבון דילול כלור: ערבב פתרונות מושלמים בכל פעם

מחשבון ערך pH: המרת ריכוז יוני מימן ל-pH

מחשבון תערובות פרופורציות: מצא יחסי מרכיבים מושלמים

מחשבון ערך Kp עבור תגובות שווי משקל כימיות