Kalkulator pH buforu

Wprowadzenie

Kalkulator pH buforu to niezbędne narzędzie dla chemików, biochemików i studentów pracujących z roztworami buforowymi. Ten kalkulator stosuje równanie Hendersona-Hasselbalcha, aby określić pH roztworu buforowego na podstawie stężeń słabej kwasu i jego sprzężonej zasady. Roztwory buforowe są kluczowe w laboratoriach, systemach biologicznych i procesach przemysłowych, gdzie utrzymanie stabilnego pH jest niezbędne. Nasz przyjazny dla użytkownika kalkulator upraszcza złożone obliczenia związane z określaniem pH buforu, umożliwiając szybkie i dokładne wyniki bez ręcznego obliczania.

Czym jest roztwór buforowy?

Roztwór buforowy to mieszanina, która opiera się na zmianach pH, gdy dodawane są małe ilości kwasu lub zasady. Zwykle składa się z słabej kwasu i jego sprzężonej zasady (lub słabej zasady i jej sprzężonego kwasu) w znaczących stężeniach. Ta kombinacja pozwala roztworowi neutralizować małe dodatki kwasów lub zasad, utrzymując stosunkowo stabilne pH.

Roztwory buforowe działają na zasadzie zasady Le Chateliera, która stwierdza, że gdy układ w równowadze jest zakłócany, równowaga przesuwa się, aby przeciwdziałać zakłóceniu. W roztworach buforowych:

Gdy dodawane są małe ilości kwasu (H⁺), składnik sprzężonej zasady reaguje z tymi jonami wodorowymi, minimalizując zmianę pH
Gdy dodawane są małe ilości zasady (OH⁻), składnik słabego kwasu dostarcza jonów wodorowych, aby zneutralizować jony hydroksylowe

Skuteczność roztworu buforowego zależy od:

Stosunku sprzężonej zasady do słabego kwasu
Absolutnych stężeń składników
pKa słabego kwasu
Pożądanego zakresu pH (bufory działają najlepiej, gdy pH ≈ pKa ± 1)

pH = pKa + log([A⁻]/[HA])

HA (Kwas) A⁻ (Sprzężona zasada) Skala pH Kwasowy Zasadowy pKa

Legenda: Kwas (HA) Sprzężona zasada (A⁻)

Równanie Hendersona-Hasselbalcha

Równanie Hendersona-Hasselbalcha jest matematycznym fundamentem obliczania pH roztworów buforowych. Łączy pH buforu z pKa słabego kwasu oraz stosunkiem stężeń sprzężonej zasady do kwasu:

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

Gdzie:

pH to ujemny logarytm stężenia jonów wodorowych
pKa to ujemny logarytm stałej dysocjacji kwasu
[A⁻] to molowe stężenie sprzężonej zasady
[HA] to molowe stężenie słabego kwasu

To równanie jest wyprowadzone z równowagi dysocjacji kwasu:

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

Stała dysocjacji kwasu (Ka) definiowana jest jako:

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

Biorąc ujemny logarytm obu stron i przekształcając:

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

W naszym kalkulatorze używamy wartości pKa wynoszącej 7.21, która odpowiada układowi buforowemu fosforanowemu (H₂PO₄⁻/HPO₄²⁻) w 25°C, jednemu z najczęściej używanych układów buforowych w biochemii i warunkach laboratoryjnych.

Obliczanie pojemności buforowej

Pojemność buforowa (β) kwantyfikuje opór roztworu buforowego na zmiany pH, gdy dodawane są kwasy lub zasady. Jest maksymalna, gdy pH równa się pKa słabego kwasu. Pojemność buforową można obliczyć za pomocą:

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

Gdzie:

β to pojemność buforowa
C to całkowite stężenie składników buforowych ([HA] + [A⁻])
Ka to stała dysocjacji kwasu
[H⁺] to stężenie jonów wodorowych

Dla praktycznego przykładu, rozważmy nasz bufor fosforanowy z [HA] = 0.1 M i [A⁻] = 0.2 M:

Całkowite stężenie C = 0.1 + 0.2 = 0.3 M
Ka = 10⁻⁷·²¹ = 6.17 × 10⁻⁸
Przy pH 7.51, [H⁺] = 10⁻⁷·⁵¹ = 3.09 × 10⁻⁸

Podstawiając te wartości: 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

Oznacza to, że dodanie 0.069 mola silnego kwasu lub zasady na litr zmieniłoby pH o 1 jednostkę.

Jak korzystać z kalkulatora pH buforu

Nasz kalkulator pH buforu został zaprojektowany z myślą o prostocie i łatwości użycia. Wykonaj następujące kroki, aby obliczyć pH swojego roztworu buforowego:

Wprowadź stężenie kwasu w pierwszym polu wejściowym (w jednostkach molowych, M)
Wprowadź stężenie sprzężonej zasady w drugim polu wejściowym (w jednostkach molowych, M)
Opcjonalnie, wprowadź niestandardową wartość pKa, jeśli pracujesz z innym układem buforowym niż fosforanowy (domyślne pKa = 7.21)
Kliknij przycisk "Oblicz pH", aby przeprowadzić obliczenia
Zobacz wynik wyświetlony w sekcji wyników

Kalkulator pokaże:

Obliczoną wartość pH
Wizualizację równania Hendersona-Hasselbalcha z Twoimi wartościami wejściowymi

Jeśli potrzebujesz przeprowadzić inne obliczenia, możesz:

Kliknąć przycisk "Wyczyść", aby zresetować wszystkie pola
Po prostu zmienić wartości wejściowe i ponownie kliknąć "Oblicz pH"

Wymagania dotyczące wejścia

Aby uzyskać dokładne wyniki, upewnij się, że:

Oba wartości stężenia są dodatnimi liczbami
Stężenia są wprowadzane w jednostkach molowych (mol/L)
Wartości mieszczą się w rozsądnych zakresach dla warunków laboratoryjnych (zwykle 0.001 M do 1 M)
Jeśli wprowadzasz niestandardowe pKa, użyj wartości odpowiedniej dla swojego układu buforowego

Obsługa błędów

Kalkulator wyświetli komunikaty o błędach, jeśli:

Jakiekolwiek pole wejściowe zostanie pozostawione puste
Wprowadzone zostaną wartości ujemne
Wprowadzone zostaną wartości nienumeryczne
Wystąpią błędy obliczeniowe z powodu ekstremalnych wartości

Przykład obliczeń krok po kroku

Przejdźmy przez kompletny przykład, aby pokazać, jak działa kalkulator pH buforu:

Przykład: Oblicz pH roztworu buforowego fosforanowego zawierającego 0.1 M dihydrogenofosforanu (H₂PO₄⁻, forma kwasowa) i 0.2 M wodorofosforanu (HPO₄²⁻, forma sprzężonej zasady).

Zidentyfikuj składniki:
- Stężenie kwasu [HA] = 0.1 M
- Stężenie sprzężonej zasady [A⁻] = 0.2 M
- pKa H₂PO₄⁻ = 7.21 przy 25°C
Zastosuj równanie Hendersona-Hasselbalcha:
- 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
Zinterpretuj wynik:
- pH tego roztworu buforowego wynosi 7.51, co jest nieco zasadowe
- To pH mieści się w efektywnym zakresie buforu fosforanowego (około 6.2-8.2)

Przykłady zastosowań obliczeń pH buforu

Obliczenia pH buforu są niezbędne w licznych zastosowaniach naukowych i przemysłowych:

Badania laboratoryjne

Analizy biochemiczne: Wiele enzymów i białek działa optymalnie w określonych wartościach pH. Bufory zapewniają stabilne warunki dla dokładnych wyników eksperymentalnych.
Badania DNA i RNA: Ekstrakcja kwasów nukleinowych, PCR i sekwencjonowanie wymagają precyzyjnej kontroli pH.
Hodowla komórkowa: Utrzymanie fizjologicznego pH (około 7.4) jest kluczowe dla przeżywalności i funkcji komórek.

Rozwój farmaceutyczny

Formulacja leków: Systemy buforowe stabilizują preparaty farmaceutyczne i wpływają na rozpuszczalność i biodostępność leków.
Kontrola jakości: Monitorowanie pH zapewnia spójność i bezpieczeństwo produktów.
Testy stabilności: Przewidywanie, jak preparaty leków będą się zachowywać w różnych warunkach.

Zastosowania kliniczne

Testy diagnostyczne: Wiele analiz klinicznych wymaga określonych warunków pH dla dokładnych wyników.
Roztwory dożylne: Płyny IV często zawierają systemy buforowe, aby utrzymać kompatybilność z pH krwi.
Roztwory dializacyjne: Precyzyjna kontrola pH jest kluczowa dla bezpieczeństwa pacjenta i skuteczności leczenia.

Procesy przemysłowe

Produkcja żywności: Kontrola pH wpływa na smak, teksturę i konserwację produktów spożywczych.
Oczyszczanie ścieków: Systemy buforowe pomagają utrzymać optymalne warunki dla procesów biologicznego oczyszczania.
Produkcja chemiczna: Wiele reakcji wymaga kontroli pH dla optymalizacji wydajności i bezpieczeństwa.

Monitorowanie środowiskowe

Ocena jakości wody: Naturalne zbiorniki wodne mają systemy buforowe, które opierają się na zmianach pH.
Analiza gleby: pH gleby wpływa na dostępność składników odżywczych i wzrost roślin.
Badania zanieczyszczeń: Zrozumienie, jak zanieczyszczenia wpływają na naturalne systemy buforowe.

Alternatywy dla równania Hendersona-Hasselbalcha

Chociaż równanie Hendersona-Hasselbalcha jest najczęściej stosowaną metodą obliczania pH buforów, istnieją alternatywne podejścia w określonych sytuacjach:

Bezpośredni pomiar pH: Używanie skalibrowanego miernika pH zapewnia najdokładniejsze określenie pH, szczególnie dla złożonych mieszanin.
Pełne obliczenia równowagi: Dla bardzo rozcieńczonych roztworów lub gdy zaangażowane są wielokrotne równowagi, może być konieczne rozwiązanie pełnego zestawu równań równowagi.
Metody numeryczne: Programy komputerowe, które uwzględniają współczynniki aktywności i wielokrotne równowagi, mogą dostarczyć dokładniejszych wyników dla roztworów nieidealnych.
Podejścia empiryczne: W niektórych zastosowaniach przemysłowych mogą być stosowane formuły empiryczne wyprowadzone z danych eksperymentalnych zamiast obliczeń teoretycznych.
Obliczenia pojemności buforowej: Dla projektowania systemów buforowych obliczanie pojemności buforowej (β = dB/dpH, gdzie B to ilość dodanej zasady) może być bardziej użyteczne niż proste obliczenia pH.

Historia chemii buforowej i równania Hendersona-Hasselbalcha

Zrozumienie roztworów buforowych i ich matematycznego opisu znacznie ewoluowało w ciągu ostatniego stulecia:

Wczesne zrozumienie buforów

Koncepcja buforowania chemicznego została po raz pierwszy systematycznie opisana przez francuskiego chemika Marcellina Berthelota pod koniec XIX wieku. Jednak to Lawrence Joseph Henderson, amerykański lekarz i biochemik, dokonał pierwszej znaczącej analizy matematycznej systemów buforowych w 1908 roku.

Rozwój równania

Henderson opracował początkową formę tego, co stało się równaniem Hendersona-Hasselbalcha, podczas badania roli dwutlenku węgla w regulacji pH krwi. Jego prace zostały opublikowane w artykule zatytułowanym "O relacji między siłą kwasów a ich zdolnością do utrzymywania neutralności".

W 1916 roku Karl Albert Hasselbalch, duński lekarz i chemik, przekształcił równanie Hendersona, używając notacji pH (wprowadzonej przez Sørensena w 1909 roku) zamiast stężenia jonów wodorowych. Ta logarytmiczna forma uczyniła równanie bardziej praktycznym do użycia w laboratoriach i jest wersją, którą stosujemy dzisiaj.

Udoskonalenie i zastosowanie

W ciągu XX wieku równanie Hendersona-Hasselbalcha stało się kamieniem węgielnym chemii kwasów i zasad oraz biochemii:

W latach 20. i 30. XX wieku równanie było stosowane do zrozumienia fizjologicznych systemów buforowych, szczególnie w krwi.
Do lat 50. XX wieku roztwory buforowe obliczane za pomocą równania stały się standardowymi narzędziami w badaniach biochemicznych.
Rozwój elektronicznych mierników pH w połowie XX wieku umożliwił precyzyjne pomiary pH, potwierdzając przewidywania równania.
Nowoczesne podejścia obliczeniowe pozwalają teraz na udoskonalenia uwzględniające nieidealne zachowanie w skoncentrowanych roztworach.

Równanie pozostaje jednym z najważniejszych i najczęściej używanych związków w chemii, mimo że ma ponad sto lat.

Przykłady kodu do obliczeń pH buforu

Oto implementacje równania Hendersona-Hasselbalcha w różnych językach programowania:

1def calculate_buffer_ph(acid_concentration, base_concentration, pKa=7.21):
2    """
3    Oblicz pH roztworu buforowego przy użyciu równania Hendersona-Hasselbalcha.
4    
5    Parametry:
6    acid_concentration (float): Stężenie kwasu w molach/L
7    base_concentration (float): Stężenie sprzężonej zasady w molach/L
8    pKa (float): Stała dysocjacji kwasu (domyślnie: 7.21 dla buforu fosforanowego)
9    
10    Zwraca:
11    float: pH roztworu buforowego
12    """
13    import math
14    
15    if acid_concentration <= 0 or base_concentration <= 0:
16        raise ValueError("Stężenia muszą być dodatnimi wartościami")
17    
18    ratio = base_concentration / acid_concentration
19    pH = pKa + math.log10(ratio)
20    
21    return round(pH, 2)
22
23# Przykład użycia
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"pH buforu: {pH}")
29except ValueError as e:
30    print(f"Błąd: {e}")
31

1function calculateBufferPH(acidConcentration, baseConcentration, pKa = 7.21) {
2  // Walidacja wejść
3  if (acidConcentration <= 0 || baseConcentration <= 0) {
4    throw new Error("Stężenia muszą być dodatnimi wartościami");
5  }
6  
7  // Zastosowanie równania Hendersona-Hasselbalcha
8  const ratio = baseConcentration / acidConcentration;
9  const pH = pKa + Math.log10(ratio);
10  
11  // Zaokrąglenie do 2 miejsc po przecinku
12  return Math.round(pH * 100) / 100;
13}
14
15// Przykład użycia
16try {
17  const acidConc = 0.1; // mol/L
18  const baseConc = 0.2; // mol/L
19  const pH = calculateBufferPH(acidConc, baseConc);
20  console.log(`pH buforu: ${pH}`);
21} catch (error) {
22  console.error(`Błąd: ${error.message}`);
23}
24

1public class BufferPHCalculator {
2    private static final double DEFAULT_PKA = 7.21; // Domyślne pKa dla buforu fosforanowego
3    
4    /**
5     * Oblicza pH roztworu buforowego przy użyciu równania Hendersona-Hasselbalcha
6     * 
7     * @param acidConcentration Stężenie kwasu w molach/L
8     * @param baseConcentration Stężenie sprzężonej zasady w molach/L
9     * @param pKa Stała dysocjacji kwasu
10     * @return pH roztworu buforowego
11     * @throws IllegalArgumentException jeśli stężenia nie są dodatnie
12     */
13    public static double calculateBufferPH(double acidConcentration, 
14                                          double baseConcentration, 
15                                          double pKa) {
16        // Walidacja wejść
17        if (acidConcentration <= 0 || baseConcentration <= 0) {
18            throw new IllegalArgumentException("Stężenia muszą być dodatnimi wartościami");
19        }
20        
21        // Zastosowanie równania Hendersona-Hasselbalcha
22        double ratio = baseConcentration / acidConcentration;
23        double pH = pKa + Math.log10(ratio);
24        
25        // Zaokrąglenie do 2 miejsc po przecinku
26        return Math.round(pH * 100.0) / 100.0;
27    }
28    
29    /**
30     * Przeciążona metoda używająca domyślnej wartości pKa
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("pH buforu: %.2f%n", pH);
43        } catch (IllegalArgumentException e) {
44            System.err.println("Błąd: " + e.getMessage());
45        }
46    }
47}
48

1' Funkcja Excela do obliczania pH buforu
2Function BufferPH(acidConcentration As Double, baseConcentration As Double, Optional pKa As Double = 7.21) As Double
3    ' Walidacja wejść
4    If acidConcentration <= 0 Or baseConcentration <= 0 Then
5        BufferPH = CVErr(xlErrValue)
6        Exit Function
7    End If
8    
9    ' Zastosowanie równania Hendersona-Hasselbalcha
10    Dim ratio As Double
11    ratio = baseConcentration / acidConcentration
12    
13    BufferPH = pKa + Application.WorksheetFunction.Log10(ratio)
14    
15    ' Zaokrąglenie do 2 miejsc po przecinku
16    BufferPH = Round(BufferPH, 2)
17End Function
18
19' Użycie w komórce Excela: =BufferPH(0.1, 0.2)
20

1calculate_buffer_ph <- function(acid_concentration, base_concentration, pKa = 7.21) {
2  # Walidacja wejść
3  if (acid_concentration <= 0 || base_concentration <= 0) {
4    stop("Stężenia muszą być dodatnimi wartościami")
5  }
6  
7  # Zastosowanie równania Hendersona-Hasselbalcha
8  ratio <- base_concentration / acid_concentration
9  pH <- pKa + log10(ratio)
10  
11  # Zaokrąglenie do 2 miejsc po przecinku
12  return(round(pH, 2))
13}
14
15# Przykład użycia
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("pH buforu: %.2f\n", pH))
21}, error = function(e) {
22  cat(sprintf("Błąd: %s\n", e$message))
23})
24

1function pH = calculateBufferPH(acidConcentration, baseConcentration, pKa)
2    % CALCULATEBUFFERPH Oblicza pH roztworu buforowego
3    %   pH = CALCULATEBUFFERPH(acidConcentration, baseConcentration) 
4    %   oblicza pH przy użyciu równania Hendersona-Hasselbalcha
5    %
6    %   pH = CALCULATEBUFFERPH(acidConcentration, baseConcentration, pKa)
7    %   używa określonej wartości pKa zamiast domyślnej (7.21)
8    
9    % Ustaw domyślne pKa, jeśli nie podano
10    if nargin < 3
11        pKa = 7.21; % Domyślne pKa dla buforu fosforanowego
12    end
13    
14    % Walidacja wejść
15    if acidConcentration <= 0 || baseConcentration <= 0
16        error('Stężenia muszą być dodatnimi wartościami');
17    end
18    
19    % Zastosowanie równania Hendersona-Hasselbalcha
20    ratio = baseConcentration / acidConcentration;
21    pH = pKa + log10(ratio);
22    
23    % Zaokrąglenie do 2 miejsc po przecinku
24    pH = round(pH * 100) / 100;
25end
26
27% Przykład użycia
28try
29    acidConc = 0.1; % mol/L
30    baseConc = 0.2; % mol/L
31    pH = calculateBufferPH(acidConc, baseConc);
32    fprintf('pH buforu: %.2f\n', pH);
33catch ME
34    fprintf('Błąd: %s\n', ME.message);
35end
36

Przykłady numeryczne

Oto kilka przykładów obliczeń pH buforu dla różnych stosunków stężeń:

Przykład 1: Równe stężenia

Stężenie kwasu: 0.1 M
Stężenie zasady: 0.1 M
pKa: 7.21
Obliczenia: pH = 7.21 + log(0.1/0.1) = 7.21 + log(1) = 7.21 + 0 = 7.21
Wynik: pH = 7.21

Przykład 2: Więcej zasady niż kwasu

Stężenie kwasu: 0.1 M
Stężenie zasady: 0.2 M
pKa: 7.21
Obliczenia: pH = 7.21 + log(0.2/0.1) = 7.21 + log(2) = 7.21 + 0.301 = 7.51
Wynik: pH = 7.51

Przykład 3: Więcej kwasu niż zasady

Stężenie kwasu: 0.2 M
Stężenie zasady: 0.05 M
pKa: 7.21
Obliczenia: pH = 7.21 + log(0.05/0.2) = 7.21 + log(0.25) = 7.21 + (-0.602) = 6.61
Wynik: pH = 6.61

Przykład 4: Bardzo różne stężenia

Stężenie kwasu: 0.01 M
Stężenie zasady: 0.5 M
pKa: 7.21
Obliczenia: pH = 7.21 + log(0.5/0.01) = 7.21 + log(50) = 7.21 + 1.699 = 8.91
Wynik: pH = 8.91

Przykład 5: Inny system buforowy (kwas octowy/acetat)

Stężenie kwasu: 0.1 M (kwas octowy)
Stężenie zasady: 0.1 M (octan sodu)
pKa: 4.76 (dla kwasu octowego)
Obliczenia: pH = 4.76 + log(0.1/0.1) = 4.76 + log(1) = 4.76 + 0 = 4.76
Wynik: pH = 4.76

Najczęściej zadawane pytania (FAQ)

Czym jest roztwór buforowy?

Jak działa równanie Hendersona-Hasselbalcha?

Równanie Hendersona-Hasselbalcha (pH = pKa + log([zasada]/[kwas])) łączy pH roztworu buforowego z pKa słabego kwasu oraz stosunkiem stężeń sprzężonej zasady do kwasu. Jest wyprowadzone z równowagi dysocjacji kwasu i umożliwia proste obliczenia pH.

Jaki jest optymalny stosunek kwasu do zasady w buforze?

Dla maksymalnej pojemności buforowej stosunek sprzężonej zasady do kwasu powinien być bliski 1:1, co daje pH równe pKa. Efektywny zakres buforowy uznawany jest za ±1 jednostkę pH od pKa.

Jak wybrać odpowiedni bufor do mojego eksperymentu?

Wybierz bufor o pKa bliskim pożądanemu pH (najlepiej w zakresie ±1 pH). Rozważ inne czynniki, takie jak stabilność temperaturowa, kompatybilność z systemem biologicznym lub reakcją oraz minimalne zakłócenia w analizach lub pomiarach.

Czy temperatura wpływa na pH buforu?

Tak, temperatura wpływa zarówno na pKa kwasu, jak i na jonizację wody, co może zmienić pH roztworu buforowego. Większość wartości pKa podawana jest przy 25°C, a znaczne odchylenia temperatury mogą wymagać czynników korekcyjnych.

Czy mogę mieszać różne bufory, aby osiągnąć określone pH?

Chociaż możliwe jest mieszanie różnych systemów buforowych, ogólnie nie jest to zalecane, ponieważ komplikuje równowagę i może prowadzić do nieprzewidywalnego zachowania. Lepiej jest wybrać pojedynczy system buforowy z pKa bliskim docelowemu pH.

Czym jest pojemność buforowa i jak się ją oblicza?

Pojemność buforowa (β) to miara oporu buforu na zmiany pH, gdy dodawane są kwasy lub zasady. Definiowana jest jako ilość kwasu lub zasady potrzebna do zmiany pH o jedną jednostkę, a jej maksymalna wartość występuje, gdy pH = pKa. Można ją obliczyć jako β = 2.303 × C × (Ka × [H⁺]) / (Ka + [H⁺])², gdzie C to całkowite stężenie buforowych składników.

Jak przygotować bufor o określonym pH?

Oblicz wymagany stosunek sprzężonej zasady do kwasu, używając równania Hendersona-Hasselbalcha przekształconego jako [zasada]/[kwas] = 10^(pH-pKa). Następnie przygotuj roztwory o odpowiednich stężeniach, aby osiągnąć ten stosunek.

Dlaczego moje zmierzone pH różni się od wartości obliczonej?

Różnice mogą wynikać z takich czynników jak:

Efekty aktywności w roztworach nieidealnych (szczególnie w wysokich stężeniach)
Różnice temperatury
Zanieczyszczenia w odczynnikach
Błędy kalibracji miernika pH
Efekty siły jonowej

Czy równanie Hendersona-Hasselbalcha można stosować dla kwasów poliprotowych?

Dla kwasów poliprotowych (kwasów z wieloma dysocjowalnymi protonami) równanie Hendersona-Hasselbalcha można stosować dla każdego kroku dysocjacji osobno, ale tylko jeśli wartości pKa są wystarczająco różne (zwykle >2 jednostki pH). W przeciwnym razie wymagane są bardziej złożone obliczenia równowagi.

Bibliografia

Po, Henry N., i N. M. Senozan. "Równanie Hendersona-Hasselbalcha: jego historia i ograniczenia." Journal of Chemical Education, vol. 78, no. 11, 2001, s. 1499-1503.
Good, Norman E., i in. "Bufory: zasady i praktyka." Biochemistry, vol. 5, no. 2, 1966, s. 467-477.
Beynon, Robert J., i J. S. Easterby. Roztwory buforowe: podstawy. Oxford University Press, 1996.
Stoll, Vincent S., i John S. Blanchard. "Bufory: zasady i praktyka." Methods in Enzymology, vol. 182, 1990, s. 24-38.
Martell, Arthur E., i Robert M. Smith. Krytyczne stałe stabilności. Plenum Press, 1974-1989.
Ellison, Sparkle L., i in. "Bufor: przewodnik po przygotowaniu i użyciu buforów w systemach biologicznych." Analytical Biochemistry, vol. 104, no. 2, 1980, s. 300-310.
Mohan, Chandra. Bufory: przewodnik po przygotowaniu i użyciu buforów w systemach biologicznych. Calbiochem, 2003.
Perrin, D. D., i Boyd Dempsey. Bufory do kontroli pH i jonów metali. Chapman and Hall, 1974.

Kalkulator pH buforu: Narzędzie równania Hendersona-Hasselbalcha

Kalkulator pH buforu

Wyniki

Dokumentacja

Kalkulator pH buforu

Wprowadzenie

Czym jest roztwór buforowy?

Równanie Hendersona-Hasselbalcha

Obliczanie pojemności buforowej

Jak korzystać z kalkulatora pH buforu

Wymagania dotyczące wejścia

Obsługa błędów

Przykład obliczeń krok po kroku

Przykłady zastosowań obliczeń pH buforu

Badania laboratoryjne

Rozwój farmaceutyczny

Zastosowania kliniczne

Procesy przemysłowe

Monitorowanie środowiskowe

Alternatywy dla równania Hendersona-Hasselbalcha

Historia chemii buforowej i równania Hendersona-Hasselbalcha

Wczesne zrozumienie buforów

Rozwój równania

Udoskonalenie i zastosowanie

Przykłady kodu do obliczeń pH buforu

Przykłady numeryczne

Przykład 1: Równe stężenia

Przykład 2: Więcej zasady niż kwasu

Przykład 3: Więcej kwasu niż zasady

Przykład 4: Bardzo różne stężenia

Przykład 5: Inny system buforowy (kwas octowy/acetat)

Najczęściej zadawane pytania (FAQ)

Czym jest roztwór buforowy?

Jak działa równanie Hendersona-Hasselbalcha?

Jaki jest optymalny stosunek kwasu do zasady w buforze?

Jak wybrać odpowiedni bufor do mojego eksperymentu?

Czy temperatura wpływa na pH buforu?

Czy mogę mieszać różne bufory, aby osiągnąć określone pH?

Czym jest pojemność buforowa i jak się ją oblicza?

Jak przygotować bufor o określonym pH?

Dlaczego moje zmierzone pH różni się od wartości obliczonej?

Czy równanie Hendersona-Hasselbalcha można stosować dla kwasów poliprotowych?

Bibliografia

Opinie

Powiązane narzędzia

Kalkulator pojemności buforowej | Stabilność pH w roztworach chemicznych

Kalkulator Titracji: Dokładne Określenie Stężenia Analitu

Kalkulator neutralizacji kwasów i zasad dla reakcji chemicznych

Kalkulator ciśnienia cząstkowego dla mieszanin gazów | Prawo Daltona

Kalkulator pH Hendersona-Hasselbalcha dla roztworów buforowych

Kalkulator wartości pH: Przekształć stężenie jonów wodoru na pH

Kalkulator Rozcieńczania Wybielacza: Mieszaj Idealne Roztwory Za każdym Razem

Kalkulator wartości pH: Przekształć stężenie jonów wodoru na pH

Kalkulator Mieszania Proporcji: Znajdź Idealne Proporcje Składników