Buffer pH Calculator: Henderson-Hasselbalch Vergelijking Tool
Bereken de pH van bufferoplossingen door de concentraties van zuur en geconjugeerde base in te voeren. Gebruikt de Henderson-Hasselbalch vergelijking voor nauwkeurige resultaten in chemie en biochemie toepassingen.
Buffer pH Calculator
Resultaten
Documentatie
Buffer pH Calculator
Inleiding
De Buffer pH Calculator is een essentieel hulpmiddel voor chemici, biochemici en studenten die werken met bufferoplossingen. Deze calculator past de Henderson-Hasselbalch-vergelijking toe om de pH van een bufferoplossing te bepalen op basis van de concentraties van een zwakke zuur en zijn geconjugeerde base. Bufferoplossingen zijn cruciaal in laboratoriuminstellingen, biologische systemen en industriële processen waar het handhaven van een stabiele pH noodzakelijk is. Onze gebruiksvriendelijke calculator vereenvoudigt de complexe berekeningen die betrokken zijn bij het bepalen van de buffer pH, zodat snelle en nauwkeurige resultaten mogelijk zijn zonder handmatige berekening.
Wat is een Bufferoplossing?
Een bufferoplossing is een mengsel dat veranderingen in pH weerstaat wanneer kleine hoeveelheden zuur of base worden toegevoegd. Het bestaat meestal uit een zwak zuur en zijn geconjugeerde base (of een zwakke base en zijn geconjugeerde zuur) in aanzienlijke concentraties. Deze combinatie stelt de oplossing in staat om kleine toevoegingen van zuren of basen te neutraliseren, waardoor een relatief stabiele pH behouden blijft.
Bufferoplossingen werken op het principe van de wet van Le Chatelier, die stelt dat wanneer een systeem in evenwicht wordt verstoord, het evenwicht verschuift om de verstoring tegen te gaan. In bufferoplossingen:
- Wanneer kleine hoeveelheden zuur (H⁺) worden toegevoegd, reageert de geconjugeerde basecomponent met deze waterstofionen, waardoor de pH-verandering wordt geminimaliseerd.
- Wanneer kleine hoeveelheden base (OH⁻) worden toegevoegd, levert de zwakke zuurcomponent waterstofionen om de hydroxide-ionen te neutraliseren.
De effectiviteit van een bufferoplossing hangt af van:
- De verhouding van geconjugeerde base tot zwak zuur
- De absolute concentraties van de componenten
- De pKa van het zwakke zuur
- Het gewenste pH-bereik (buffers werken het beste wanneer pH ≈ pKa ± 1)
De Henderson-Hasselbalch-vergelijking
De Henderson-Hasselbalch-vergelijking is de wiskundige basis voor het berekenen van de pH van bufferoplossingen. Het relateert de pH van een buffer aan de pKa van het zwakke zuur en de verhouding van de concentraties van de geconjugeerde base tot het zuur:
Waar:
- pH de negatieve logaritme is van de waterstofionconcentratie
- pKa de negatieve logaritme is van de zuur dissociatieconstante
- [A⁻] de molaire concentratie van de geconjugeerde base is
- [HA] de molaire concentratie van het zwakke zuur is
Deze vergelijking is afgeleid van de zuur dissociatie-evenwicht:
De zuur dissociatieconstante (Ka) wordt gedefinieerd als:
Door de negatieve logaritme van beide zijden te nemen en te herschikken:
Voor onze calculator gebruiken we een pKa-waarde van 7.21, die overeenkomt met het fosfaatbuffersysteem (H₂PO₄⁻/HPO₄²⁻) bij 25°C, een van de meest gebruikte buffersystemen in biochemie en laboratoriuminstellingen.
Berekening van de Buffercapaciteit
Buffercapaciteit (β) kwantificeert de weerstand van een bufferoplossing tegen pH-veranderingen wanneer zuren of basen worden toegevoegd. Het is maximaal wanneer de pH gelijk is aan de pKa van het zwakke zuur. De buffercapaciteit kan worden berekend met:
Waar:
- β de buffercapaciteit is
- C de totale concentratie van de buffercomponenten is ([HA] + [A⁻])
- Ka de zuur dissociatieconstante is
- [H⁺] de waterstofionconcentratie is
Voor een praktisch voorbeeld, beschouw onze fosfaatbuffer met [HA] = 0.1 M en [A⁻] = 0.2 M:
- Totale concentratie C = 0.1 + 0.2 = 0.3 M
- Ka = 10⁻⁷·²¹ = 6.17 × 10⁻⁸
- Bij pH 7.51, [H⁺] = 10⁻⁷·⁵¹ = 3.09 × 10⁻⁸
Door deze waarden in te vullen: 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
Dit betekent dat het toevoegen van 0.069 mol sterke zuur of base per liter de pH met 1 eenheid zou veranderen.
Hoe de Buffer pH Calculator te Gebruiken
Onze Buffer pH Calculator is ontworpen voor eenvoud en gebruiksgemak. Volg deze stappen om de pH van uw bufferoplossing te berekenen:
- Voer de zuurconcentratie in in het eerste invoerveld (in molair eenheden, M)
- Voer de geconjugeerde baseconcentratie in in het tweede invoerveld (in molair eenheden, M)
- Voer optioneel een aangepaste pKa-waarde in als u werkt met een buffersysteem anders dan fosfaat (standaard pKa = 7.21)
- Klik op de knop "Bereken pH" om de berekening uit te voeren
- Bekijk het resultaat dat in de resultatensectie wordt weergegeven
De calculator toont:
- De berekende pH-waarde
- Een visualisatie van de Henderson-Hasselbalch-vergelijking met uw invoerwaarden
Als u een andere berekening wilt uitvoeren, kunt u:
- Op de knop "Wissen" klikken om alle velden te resetten
- Gewoon de invoerwaarden wijzigen en opnieuw op "Bereken pH" klikken
Invoereisen
Voor nauwkeurige resultaten, zorg ervoor dat:
- Beide concentratiewaarden positieve getallen zijn
- Concentraties zijn ingevoerd in molair eenheden (mol/L)
- Waarden binnen redelijke grenzen voor laboratoriumomstandigheden liggen (typisch 0.001 M tot 1 M)
- Als u een aangepaste pKa invoert, gebruik dan een waarde die geschikt is voor uw buffersysteem
Foutafhandeling
De calculator toont foutmeldingen als:
- Een van de invoervelden leeg is gelaten
- Negatieve waarden zijn ingevoerd
- Niet-numerieke waarden zijn ingevoerd
- Berekeningsfouten optreden door extreme waarden
Stap-voor-Stap Berekening Voorbeeld
Laten we een compleet voorbeeld doorlopen om te demonstreren hoe de buffer pH calculator werkt:
Voorbeeld: Bereken de pH van een fosfaatbufferoplossing met 0.1 M diwaterstoffosfaat (H₂PO₄⁻, de zuurvorm) en 0.2 M waterstoffosfaat (HPO₄²⁻, de geconjugeerde basevorm).
-
Identificeer de componenten:
- Zuurconcentratie [HA] = 0.1 M
- Geconjugeerde baseconcentratie [A⁻] = 0.2 M
- pKa van H₂PO₄⁻ = 7.21 bij 25°C
-
Pas de Henderson-Hasselbalch-vergelijking toe:
- 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
-
Interpreteer het resultaat:
- De pH van deze bufferoplossing is 7.51, wat licht alkalisch is
- Deze pH ligt binnen het effectieve bereik van een fosfaatbuffer (ongeveer 6.2-8.2)
Gebruikstoepassingen voor Buffer pH Berekeningen
Buffer pH berekeningen zijn essentieel in tal van wetenschappelijke en industriële toepassingen:
Laboratoriumonderzoek
- Biochemische Assays: Veel enzymen en eiwitten functioneren optimaal bij specifieke pH-waarden. Buffers zorgen voor stabiele omstandigheden voor nauwkeurige experimentele resultaten.
- DNA- en RNA-studies: Nucleïnezuurextractie, PCR en sequencing vereisen nauwkeurige pH-controle.
- Celcultuur: Het handhaven van een fysiologische pH (ongeveer 7.4) is cruciaal voor de levensvatbaarheid en functie van cellen.
Farmaceutische Ontwikkeling
- Geneesmiddelformulering: Buffersystemen stabiliseren farmaceutische preparaten en beïnvloeden de oplosbaarheid en biologische beschikbaarheid van geneesmiddelen.
- Kwaliteitscontrole: pH-monitoring zorgt voor consistentie en veiligheid van producten.
- Stabiliteitstests: Voorspellen hoe geneesmiddelformuleringen zich onder verschillende omstandigheden zullen gedragen.
Klinische Toepassingen
- Diagnostische Tests: Veel klinische assays vereisen specifieke pH-voorwaarden voor nauwkeurige resultaten.
- Intraveneuze Oplossingen: IV-vloeistoffen bevatten vaak buffersystemen om compatibiliteit met de bloed pH te handhaven.
- Dialyseoplossingen: Nauwkeurige pH-controle is cruciaal voor patiëntveiligheid en behandelingsdoeltreffendheid.
Industriële Processen
- Voedselproductie: pH-controle beïnvloedt de smaak, textuur en conservering van voedselproducten.
- Afvalwaterbehandeling: Buffersystemen helpen optimale omstandigheden voor biologische behandelingsprocessen te handhaven.
- Chemische Fabricage: Veel reacties vereisen pH-controle voor opbrengstoptimalisatie en veiligheid.
Milieu Monitoring
- Waterkwaliteitsbeoordeling: Natuurlijke waterlichamen hebben buffersystemen die pH-veranderingen weerstaan.
- Grondanalyse: De pH van de bodem beïnvloedt de beschikbaarheid van voedingsstoffen en de groei van planten.
- Vervuilingsstudies: Begrijpen hoe verontreinigende stoffen natuurlijke buffersystemen beïnvloeden.
Alternatieven voor de Henderson-Hasselbalch-vergelijking
Hoewel de Henderson-Hasselbalch-vergelijking de meest gebruikte methode is voor buffer pH-berekeningen, zijn er alternatieve benaderingen voor specifieke situaties:
-
Directe pH-meting: Het gebruik van een gekalibreerde pH-meter biedt de meest nauwkeurige pH-bepaling, vooral voor complexe mengsels.
-
Volledige Evenwichtsberekeningen: Voor zeer verdunde oplossingen of wanneer meerdere evenwichten betrokken zijn, kan het nodig zijn om de complete set evenwichtsvergelijkingen op te lossen.
-
Numerieke Methoden: Computerprogramma's die rekening houden met activiteitcoëfficiënten en meerdere evenwichten kunnen nauwkeurigere resultaten bieden voor niet-ideale oplossingen.
-
Empirische Benaderingen: In sommige industriële toepassingen kunnen empirische formules die zijn afgeleid van experimentele gegevens in plaats van theoretische berekeningen worden gebruikt.
-
Berekeningen van de Buffercapaciteit: Voor het ontwerpen van buffersystemen kan het berekenen van de buffercapaciteit (β = dB/dpH, waarbij B de hoeveelheid toegevoegde base is) nuttiger zijn dan eenvoudige pH-berekeningen.
Geschiedenis van Bufferchemie en de Henderson-Hasselbalch-vergelijking
Het begrip van bufferoplossingen en hun wiskundige beschrijving is in de afgelopen eeuw aanzienlijk geëvolueerd:
Vroeg Begrip van Buffers
Het concept van chemische buffering werd voor het eerst systematisch beschreven door de Franse chemicus Marcellin Berthelot aan het eind van de 19e eeuw. Het was echter Lawrence Joseph Henderson, een Amerikaanse arts en biochemicus, die de eerste significante wiskundige analyse van buffersystemen maakte in 1908.
Ontwikkeling van de Vergelijking
Henderson ontwikkelde de initiële vorm van wat de Henderson-Hasselbalch-vergelijking zou worden terwijl hij de rol van kooldioxide in de pH-regulatie van bloed bestudeerde. Zijn werk werd gepubliceerd in een paper getiteld "Concerning the relationship between the strength of acids and their capacity to preserve neutrality."
In 1916 herformuleerde Karl Albert Hasselbalch, een Deense arts en chemicus, Hendersons vergelijking met behulp van pH-notatie (ingevoerd door Sørensen in 1909) in plaats van de concentratie van waterstofionen. Deze logaritmische vorm maakte de vergelijking praktischer voor laboratoriumgebruik en is de versie die we vandaag gebruiken.
Verfijning en Toepassing
Gedurende de 20e eeuw werd de Henderson-Hasselbalch-vergelijking een hoeksteen van de zuur-base chemie en biochemie:
- In de jaren 1920 en 1930 werd de vergelijking toegepast om fysiologische buffersystemen, met name in bloed, te begrijpen.
- Tegen de jaren 1950 werden bufferoplossingen die met de vergelijking werden berekend standaardhulpmiddelen in biochemisch onderzoek.
- De ontwikkeling van elektronische pH-meters in het midden van de 20e eeuw maakte nauwkeurige pH-metingen mogelijk, waardoor de voorspellingen van de vergelijking werden gevalideerd.
- Moderne computationele benaderingen stellen nu verfijningen in staat om rekening te houden met niet-ideaal gedrag in geconcentreerde oplossingen.
De vergelijking blijft een van de belangrijkste en meest gebruikte relaties in de chemie, ondanks dat ze meer dan een eeuw oud is.
Code Voorbeelden voor Buffer pH Berekening
Hier zijn implementaties van de Henderson-Hasselbalch-vergelijking in verschillende programmeertalen:
1def calculate_buffer_ph(acid_concentration, base_concentration, pKa=7.21):
2 """
3 Bereken de pH van een bufferoplossing met behulp van de Henderson-Hasselbalch-vergelijking.
4
5 Parameters:
6 acid_concentration (float): Concentratie van het zuur in mol/L
7 base_concentration (float): Concentratie van de geconjugeerde base in mol/L
8 pKa (float): Zuur dissociatieconstante (standaard: 7.21 voor fosfaatbuffer)
9
10 Returns:
11 float: pH van de bufferoplossing
12 """
13 import math
14
15 if acid_concentration <= 0 or base_concentration <= 0:
16 raise ValueError("Concentraties moeten positieve waarden zijn")
17
18 ratio = base_concentration / acid_concentration
19 pH = pKa + math.log10(ratio)
20
21 return round(pH, 2)
22
23# Voorbeeld gebruik
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"Fout: {e}")
31
1function calculateBufferPH(acidConcentration, baseConcentration, pKa = 7.21) {
2 // Valideer invoer
3 if (acidConcentration <= 0 || baseConcentration <= 0) {
4 throw new Error("Concentraties moeten positieve waarden zijn");
5 }
6
7 // Pas de Henderson-Hasselbalch-vergelijking toe
8 const ratio = baseConcentration / acidConcentration;
9 const pH = pKa + Math.log10(ratio);
10
11 // Rond af op 2 decimalen
12 return Math.round(pH * 100) / 100;
13}
14
15// Voorbeeld gebruik
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(`Fout: ${error.message}`);
23}
24
1public class BufferPHCalculator {
2 private static final double DEFAULT_PKA = 7.21; // Standaard pKa voor fosfaatbuffer
3
4 /**
5 * Bereken de pH van een bufferoplossing met behulp van de Henderson-Hasselbalch-vergelijking
6 *
7 * @param acidConcentration Concentratie van het zuur in mol/L
8 * @param baseConcentration Concentratie van de geconjugeerde base in mol/L
9 * @param pKa Zuur dissociatieconstante
10 * @return De pH van de bufferoplossing
11 * @throws IllegalArgumentException als concentraties niet positief zijn
12 */
13 public static double calculateBufferPH(double acidConcentration,
14 double baseConcentration,
15 double pKa) {
16 // Valideer invoer
17 if (acidConcentration <= 0 || baseConcentration <= 0) {
18 throw new IllegalArgumentException("Concentraties moeten positieve waarden zijn");
19 }
20
21 // Pas de Henderson-Hasselbalch-vergelijking toe
22 double ratio = baseConcentration / acidConcentration;
23 double pH = pKa + Math.log10(ratio);
24
25 // Rond af op 2 decimalen
26 return Math.round(pH * 100.0) / 100.0;
27 }
28
29 /**
30 * Overloaded methode met de standaard pKa-waarde
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("Fout: " + e.getMessage());
45 }
46 }
47}
48
1' Excel-functie voor buffer pH-berekening
2Function BufferPH(acidConcentration As Double, baseConcentration As Double, Optional pKa As Double = 7.21) As Double
3 ' Valideer invoer
4 If acidConcentration <= 0 Or baseConcentration <= 0 Then
5 BufferPH = CVErr(xlErrValue)
6 Exit Function
7 End If
8
9 ' Pas de Henderson-Hasselbalch-vergelijking toe
10 Dim ratio As Double
11 ratio = baseConcentration / acidConcentration
12
13 BufferPH = pKa + Application.WorksheetFunction.Log10(ratio)
14
15 ' Rond af op 2 decimalen
16 BufferPH = Round(BufferPH, 2)
17End Function
18
19' Gebruik in Excel-cel: =BufferPH(0.1, 0.2)
20
1calculate_buffer_ph <- function(acid_concentration, base_concentration, pKa = 7.21) {
2 # Valideer invoer
3 if (acid_concentration <= 0 || base_concentration <= 0) {
4 stop("Concentraties moeten positieve waarden zijn")
5 }
6
7 # Pas de Henderson-Hasselbalch-vergelijking toe
8 ratio <- base_concentration / acid_concentration
9 pH <- pKa + log10(ratio)
10
11 # Rond af op 2 decimalen
12 return(round(pH, 2))
13}
14
15# Voorbeeld gebruik
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("Fout: %s\n", e$message))
23})
24
1function pH = calculateBufferPH(acidConcentration, baseConcentration, pKa)
2 % CALCULATEBUFFERPH Bereken de pH van een bufferoplossing
3 % pH = CALCULATEBUFFERPH(acidConcentration, baseConcentration)
4 % berekent de pH met behulp van de Henderson-Hasselbalch-vergelijking
5 %
6 % pH = CALCULATEBUFFERPH(acidConcentration, baseConcentration, pKa)
7 % gebruikt de opgegeven pKa-waarde in plaats van de standaard (7.21)
8
9 % Stel standaard pKa in als deze niet is opgegeven
10 if nargin < 3
11 pKa = 7.21; % Standaard pKa voor fosfaatbuffer
12 end
13
14 % Valideer invoer
15 if acidConcentration <= 0 || baseConcentration <= 0
16 error('Concentraties moeten positieve waarden zijn');
17 end
18
19 % Pas de Henderson-Hasselbalch-vergelijking toe
20 ratio = baseConcentration / acidConcentration;
21 pH = pKa + log10(ratio);
22
23 % Rond af op 2 decimalen
24 pH = round(pH * 100) / 100;
25end
26
27% Voorbeeld gebruik
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('Fout: %s\n', ME.message);
35end
36
Numerieke Voorbeelden
Hier zijn verschillende voorbeelden van buffer pH-berekeningen voor verschillende concentratieratio's:
Voorbeeld 1: Gelijke Concentraties
- Zuurconcentratie: 0.1 M
- Geconjugeerde baseconcentratie: 0.1 M
- pKa: 7.21
- Berekening: pH = 7.21 + log(0.1/0.1) = 7.21 + log(1) = 7.21 + 0 = 7.21
- Resultaat: pH = 7.21
Voorbeeld 2: Meer Base dan Zuur
- Zuurconcentratie: 0.1 M
- Geconjugeerde baseconcentratie: 0.2 M
- pKa: 7.21
- Berekening: pH = 7.21 + log(0.2/0.1) = 7.21 + log(2) = 7.21 + 0.301 = 7.51
- Resultaat: pH = 7.51
Voorbeeld 3: Meer Zuur dan Base
- Zuurconcentratie: 0.2 M
- Geconjugeerde baseconcentratie: 0.05 M
- pKa: 7.21
- Berekening: pH = 7.21 + log(0.05/0.2) = 7.21 + log(0.25) = 7.21 + (-0.602) = 6.61
- Resultaat: pH = 6.61
Voorbeeld 4: Zeer Verschillende Concentraties
- Zuurconcentratie: 0.01 M
- Geconjugeerde baseconcentratie: 0.5 M
- pKa: 7.21
- Berekening: pH = 7.21 + log(0.5/0.01) = 7.21 + log(50) = 7.21 + 1.699 = 8.91
- Resultaat: pH = 8.91
Voorbeeld 5: Ander Buffersysteem (Azijnzuur/Acetaat)
- Zuurconcentratie: 0.1 M (azijnzuur)
- Geconjugeerde baseconcentratie: 0.1 M (natriumacetaat)
- pKa: 4.76 (voor azijnzuur)
- Berekening: pH = 4.76 + log(0.1/0.1) = 4.76 + log(1) = 4.76 + 0 = 4.76
- Resultaat: pH = 4.76
Veelgestelde Vragen (FAQ)
Wat is een bufferoplossing?
Een bufferoplossing is een mengsel dat veranderingen in pH weerstaat wanneer kleine hoeveelheden zuur of base worden toegevoegd. Het bestaat meestal uit een zwak zuur en zijn geconjugeerde base (of een zwakke base en zijn geconjugeerde zuur) in aanzienlijke concentraties.
Hoe werkt de Henderson-Hasselbalch-vergelijking?
De Henderson-Hasselbalch-vergelijking (pH = pKa + log([base]/[acid])) relateert de pH van een bufferoplossing aan de pKa van het zwakke zuur en de verhouding van geconjugeerde base tot zuurconcentraties. Het is afgeleid van het zuur dissociatie-evenwicht en maakt eenvoudige pH-berekeningen mogelijk.
Wat is de optimale verhouding van zuur tot base in een buffer?
Voor maximale buffercapaciteit moet de verhouding van geconjugeerde base tot zuur dicht bij 1:1 liggen, wat een pH geeft die gelijk is aan de pKa. Het effectieve bufferbereik wordt over het algemeen beschouwd als binnen ±1 pH-eenheid van de pKa.
Hoe kies ik de juiste buffer voor mijn experiment?
Kies een buffer met een pKa dicht bij uw gewenste pH (bij voorkeur binnen ±1 pH-eenheid). Overweeg andere factoren zoals temperatuurstabiliteit, compatibiliteit met uw biologische systeem of reactie, en minimale interferentie met assays of metingen.
Beïnvloedt temperatuur de buffer pH?
Ja, temperatuur beïnvloedt zowel de pKa van het zuur als de ionisatie van water, wat de pH van een bufferoplossing kan veranderen. De meeste pKa-waarden worden gerapporteerd bij 25°C, en significante temperatuurafwijkingen kunnen correctiefactoren vereisen.
Kan ik verschillende buffers mengen om een specifieke pH te bereiken?
Hoewel het mogelijk is om verschillende buffersystemen te mengen, wordt het over het algemeen niet aanbevolen, omdat het het evenwicht compliceert en kan leiden tot onvoorspelbaar gedrag. Het is beter om een enkel buffersysteem te kiezen met een pKa dicht bij uw doel-pH.
Wat is buffercapaciteit en hoe wordt het berekend?
Buffercapaciteit (β) is een maat voor de weerstand van een buffer tegen pH-veranderingen wanneer zuur of base wordt toegevoegd. Het wordt gedefinieerd als de hoeveelheid zuur of base die nodig is om de pH met één eenheid te veranderen, en is maximaal wanneer pH = pKa. Het kan worden berekend als β = 2.303 × C × (Ka × [H⁺]) / (Ka + [H⁺])², waarbij C de totale bufferconcentratie is.
Hoe bereid ik een buffer voor met een specifieke pH?
Bereken de vereiste verhouding van geconjugeerde base tot zuur met behulp van de Henderson-Hasselbalch-vergelijking herschreven als [base]/[acid] = 10^(pH-pKa). Bereid vervolgens oplossingen voor met de juiste concentraties om deze verhouding te bereiken.
Waarom verschilt mijn gemeten pH van de berekende waarde?
Afwijkingen kunnen voortkomen uit factoren zoals:
- Activiteitseffecten in niet-ideale oplossingen (vooral bij hoge concentraties)
- Temperatuurverschillen
- Onzuiverheden in reagentia
- Kalibratiefouten van de pH-meter
- Ionensterkte-effecten
Kan de Henderson-Hasselbalch-vergelijking worden gebruikt voor polyprotonige zuren?
Voor polyprotonige zuren (zuren met meerdere dissociëerbare protonen) kan de Henderson-Hasselbalch-vergelijking afzonderlijk op elke dissociatiestap worden toegepast, maar alleen als de pKa-waarden voldoende verschillend zijn (over het algemeen >2 pH-eenheden uit elkaar). Anders zijn meer complexe evenwichtsberekeningen nodig.
Referenties
-
Po, Henry N., en N. M. Senozan. "De Henderson-Hasselbalch-vergelijking: Geschiedenis en Beperkingen." Journal of Chemical Education, vol. 78, nr. 11, 2001, pp. 1499-1503.
-
Good, Norman E., et al. "Waterstofionbuffers voor Biologisch Onderzoek." Biochemistry, vol. 5, nr. 2, 1966, pp. 467-477.
-
Beynon, Robert J., en J. S. Easterby. Bufferoplossingen: De Basis. Oxford University Press, 1996.
-
Stoll, Vincent S., en John S. Blanchard. "Buffers: Principes en Praktijk." Methods in Enzymology, vol. 182, 1990, pp. 24-38.
-
Martell, Arthur E., en Robert M. Smith. Kritische Stabiliteitsconstanten. Plenum Press, 1974-1989.
-
Ellison, Sparkle L., et al. "Buffer: Een Gids voor de Voorbereiding en Gebruik van Buffers in Biologische Systemen." Analytical Biochemistry, vol. 104, nr. 2, 1980, pp. 300-310.
-
Mohan, Chandra. Buffers: Een Gids voor de Voorbereiding en Gebruik van Buffers in Biologische Systemen. Calbiochem, 2003.
-
Perrin, D. D., en Boyd Dempsey. Buffers voor pH en Metaalioncontrole. Chapman and Hall, 1974.
Feedback
Klik op de feedback-toast om feedback te geven over deze tool
Gerelateerde Tools
Ontdek meer tools die handig kunnen zijn voor uw workflow