Kalkulačka pH pufra

Úvod

Kalkulačka pH pufra je nevyhnutný nástroj pre chemikov, biochemikov a študentov pracujúcich s pufrovými roztokmi. Táto kalkulačka aplikuje Hendersonovu-Hasselbalchovu rovnicu na určenie pH pufrového roztoku na základe koncentrácií slabého kyseliny a jej konjugovanej bázy. Pufrové roztoky sú kľúčové v laboratórnych podmienkach, biologických systémoch a priemyselných procesoch, kde je potrebné udržiavať stabilné pH. Naša používateľsky prívetivá kalkulačka zjednodušuje zložitú matematiku pri určovaní pH pufra, čo umožňuje rýchle a presné výsledky bez manuálneho počítania.

Čo je to pufrový roztok?

Pufrový roztok je zmes, ktorá odoláva zmenám pH, keď sa pridávajú malé množstvá kyseliny alebo bázy. Zvyčajne sa skladá zo slabého kyseliny a jej konjugovanej bázy (alebo slabé bázy a jej konjugovanej kyseliny) v značných koncentráciách. Táto kombinácia umožňuje roztoku neutralizovať malé prídavky kyselín alebo báz, čím sa udržiava relatívne stabilné pH.

Pufrové roztoky fungujú na princípe Le Chatelierovho princípu, ktorý hovorí, že keď je systém v rovnováhe narušený, rovnováha sa posunie, aby kompenzovala narušenie. V pufrových roztokoch:

Keď sa pridajú malé množstvá kyseliny (H⁺), konjugovaná báza reaguje s týmito iónmi vodíka, čím minimalizuje zmenu pH
Keď sa pridajú malé množstvá bázy (OH⁻), slabá kyselina poskytuje ióny vodíka na neutralizáciu hydroxidových iónov

Účinnosť pufrového roztoku závisí od:

Pomeru konjugovanej bázy k slabému kyseline
Absolútnych koncentrácií komponentov
pKa slabého kyseliny
Požadovanej pH oblasti (pufre fungujú najlepšie, keď pH ≈ pKa ± 1)

pH = pKa + log([A⁻]/[HA])

HA (Kyselina) A⁻ (Konjugovaná báza) pH škála Kyslé Zásadité pKa

Legenda: Kyselina (HA) Konjugovaná báza (A⁻)

Hendersonova-Hasselbalchova rovnica

Hendersonova-Hasselbalchova rovnica je matematický základ na výpočet pH pufrových roztokov. Spojuje pH pufra s pKa slabého kyseliny a pomerom koncentrácií konjugovanej bázy a kyseliny:

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

Kde:

pH je negatívny logaritmus koncentrácie iónov vodíka
pKa je negatívny logaritmus konštanty disociácie kyseliny
[A⁻] je molárna koncentrácia konjugovanej bázy
[HA] je molárna koncentrácia slabého kyseliny

Táto rovnica je odvodená z rovnováhy disociácie kyseliny:

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

Konštanta disociácie kyseliny (Ka) je definovaná ako:

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

Zoberme negatívny logaritmus oboch strán a usporiadajme:

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

Pre našu kalkulačku používame hodnotu pKa 7.21, ktorá zodpovedá fosfátovému pufrovému systému (H₂PO₄⁻/HPO₄²⁻) pri 25°C, jednomu z najčastejšie používaných pufrových systémov v biochemii a laboratórnych podmienkach.

Výpočet kapacity pufra

Kapacita pufra (β) kvantifikuje odolnosť pufrového roztoku voči zmenám pH, keď sa pridávajú kyseliny alebo bázy. Je maximálna, keď pH je rovné pKa slabého kyseliny. Kapacitu pufra je možné vypočítať pomocou:

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

Kde:

β je kapacita pufra
C je celková koncentrácia komponentov pufra ([HA] + [A⁻])
Ka je konštanta disociácie kyseliny
[H⁺] je koncentrácia iónov vodíka

Pre praktický príklad zvážme náš fosfátový pufor s [HA] = 0.1 M a [A⁻] = 0.2 M:

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

Dosadením týchto hodnôt: 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

To znamená, že pridanie 0.069 molov silnej kyseliny alebo bázy na liter by zmenilo pH o 1 jednotku.

Ako používať kalkulačku pH pufra

Naša kalkulačka pH pufra je navrhnutá pre jednoduchosť a ľahké použitie. Postupujte podľa týchto krokov na výpočet pH vášho pufrového roztoku:

Zadajte koncentráciu kyseliny do prvého vstupného poľa (v molárnych jednotkách, M)
Zadajte koncentráciu konjugovanej bázy do druhého vstupného poľa (v molárnych jednotkách, M)
Voliteľne zadajte vlastnú hodnotu pKa, ak pracujete s pufrovým systémom iným ako fosfát (predvolená pKa = 7.21)
Kliknite na tlačidlo "Vypočítať pH" na vykonanie výpočtu
Zobrazte výsledok zobrazený v sekcii výsledkov

Kalkulačka zobrazí:

Vypočítanú hodnotu pH
Vizualizáciu Hendersonovej-Hasselbalchovej rovnice s vašimi zadanými hodnotami

Ak potrebujete vykonať ďalší výpočet, môžete buď:

Kliknúť na tlačidlo "Vymazať" na resetovanie všetkých polí
Jednoducho zmeniť hodnoty vstupu a znova kliknúť na "Vypočítať pH"

Požiadavky na vstup

Pre presné výsledky zabezpečte, aby:

Obe hodnoty koncentrácie boli kladné čísla
Koncentrácie boli zadané v molárnych jednotkách (mol/L)
Hodnoty boli v rozumných rozsahoch pre laboratórne podmienky (typicky 0.001 M až 1 M)
Ak zadávate vlastnú pKa, použite hodnotu vhodnú pre váš pufrový systém

Spracovanie chýb

Kalkulačka zobrazí chybové hlásenia, ak:

Je ponechané prázdne ktorékoľvek vstupné pole
Sú zadané záporné hodnoty
Sú zadané nezápisné hodnoty
K výpočtom dôjde k chybám kvôli extrémnym hodnotám

Krok-za-krokom príklad výpočtu

Prejdime si kompletný príklad, aby sme demonštrovali, ako funguje kalkulačka pH pufra:

Príklad: Vypočítajte pH fosfátového pufrového roztoku obsahujúceho 0.1 M dihydrogénfosfátu (H₂PO₄⁻, kyselinová forma) a 0.2 M hydrogénfosfátu (HPO₄²⁻, konjugovaná báza).

Identifikujte komponenty:
- Koncentrácia kyseliny [HA] = 0.1 M
- Koncentrácia konjugovanej bázy [A⁻] = 0.2 M
- pKa H₂PO₄⁻ = 7.21 pri 25°C
Aplikujte Hendersonovu-Hasselbalchovu rovnicu:
- 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
Interpretujte výsledok:
- pH tohto pufrového roztoku je 7.51, čo je mierne alkalické
- Toto pH je v rámci efektívneho rozsahu fosfátového pufra (približne 6.2-8.2)

Prípadové použitia pre výpočty pH pufra

Výpočty pH pufra sú nevyhnutné v mnohých vedeckých a priemyselných aplikáciách:

Laboratórny výskum

Biochemické testy: Mnoho enzýmov a proteínov funguje optimálne pri špecifických hodnotách pH. Pufre zabezpečujú stabilné podmienky pre presné experimentálne výsledky.
Štúdie DNA a RNA: Extrakcia nukleových kyselín, PCR a sekvenovanie vyžaduje presnú kontrolu pH.
Kultúra buniek: Udržanie fyziologického pH (okolo 7.4) je kľúčové pre životaschopnosť a funkciu buniek.

Vývoj farmaceutík

Formulácia liekov: Pufrové systémy stabilizujú farmaceutické prípravky a ovplyvňujú rozpustnosť a biologickú dostupnosť liekov.
Kontrola kvality: Monitorovanie pH zabezpečuje konzistenciu a bezpečnosť produktu.
Testovanie stability: Predpovedanie, ako sa budú farmaceutické formulácie správať za rôznych podmienok.

Klinické aplikácie

Diagnostické testy: Mnohé klinické testy vyžadujú špecifické pH podmienky pre presné výsledky.
Intravenózne roztoky: IV tekutiny často obsahujú pufrové systémy na udržanie kompatibility s pH krvi.
Dialyzačné roztoky: Presná kontrola pH je kritická pre bezpečnosť pacientov a účinnosť liečby.

Priemyselné procesy

Výroba potravín: Kontrola pH ovplyvňuje chuť, textúru a konzerváciu potravinových produktov.
Úprava odpadových vôd: Pufrové systémy pomáhajú udržiavať optimálne podmienky pre biologické procesy úpravy.
Chemická výroba: Mnohé reakcie vyžadujú kontrolu pH na optimalizáciu výťažnosti a bezpečnosti.

Monitorovanie životného prostredia

Hodnotenie kvality vody: Prírodné vodné toky majú pufrové systémy, ktoré odolávajú zmenám pH.
Analýza pôdy: pH pôdy ovplyvňuje dostupnosť živín a rast rastlín.
Štúdie znečistenia: Pochopenie, ako znečisťujúce látky ovplyvňujú prírodné pufrové systémy.

Alternatívy k Hendersonovej-Hasselbalchovej rovnici

Hoci je Hendersonova-Hasselbalchova rovnica najčastejšie používanou metódou na výpočty pH pufrov, existujú alternatívne prístupy pre špecifické situácie:

Priame meranie pH: Použitie kalibrovaného pH metra poskytuje najpresnejšie určenie pH, najmä pre zložené zmesi.
Úplné rovnovážne výpočty: Pre veľmi riedke roztoky alebo keď sú zapojené viaceré rovnováhy, môže byť potrebné riešiť kompletnú sadu rovnovážnych rovníc.
Numerické metódy: Počítačové programy, ktoré zohľadňujú aktivity a viaceré rovnováhy, môžu poskytnúť presnejšie výsledky pre neideálne roztoky.
Empirické prístupy: V niektorých priemyselných aplikáciách sa môžu namiesto teoretických výpočtov používať empirické vzorce odvodené z experimentálnych údajov.
Výpočty kapacity pufra: Pre navrhovanie pufrových systémov môže byť výpočet kapacity pufra (β = dB/dpH, kde B je množstvo báz, ktoré sa pridávajú) užitočnejší ako jednoduché výpočty pH.

História chémie pufrov a Hendersonovej-Hasselbalchovej rovnice

Pochopenie pufrových roztokov a ich matematického opisu sa v priebehu posledného storočia významne vyvinulo:

Skoré pochopenie pufrov

Koncept chemického pufrovania bol prvýkrát systematicky opísaný francúzskym chemikom Marcellinom Berthelotom na konci 19. storočia. Avšak Lawrence Joseph Henderson, americký lekár a biochemik, urobil prvú významnú matematickú analýzu pufrových systémov v roku 1908.

Vývoj rovnice

Henderson vyvinul počiatočnú formu toho, čo sa stane Hendersonovou-Hasselbalchovou rovnicou, zatiaľ čo študoval úlohu oxidu uhličitého v regulácii pH krvi. Jeho práca bola publikovaná v článku s názvom "O vzťahu medzi silou kyselín a ich schopnosťou udržiavať neutralitu."

V roku 1916 Karl Albert Hasselbalch, dánsky lekár a chemik, preformuloval Hendersonovu rovnicu pomocou pH notácie (zavedené Sørensenom v roku 1909) namiesto koncentrácie iónov vodíka. Táto logaritmická forma urobila rovnicu praktickejšou pre laboratórne použitie a je to verzia, ktorú používame dnes.

Zlepšenie a aplikácia

Počas 20. storočia sa Hendersonova-Hasselbalchova rovnica stala základným kameňom kyselinovo-zásadovej chémie a bi chémie:

V 20. a 30. rokoch 20. storočia sa rovnica aplikovala na pochopenie fyziologických pufrových systémov, najmä v krvi.
Do 50. rokov 20. storočia sa pufrové roztoky vypočítané pomocou rovnice stali štandardnými nástrojmi v biochemickom výskume.
Vývoj elektronických pH metrov v polovici 20. storočia umožnil presné merania pH, čím sa potvrdili predpovede rovnice.
Moderné výpočtové prístupy teraz umožňujú vylepšenia, aby sa zohľadnilo neideálne správanie v koncentrovaných roztokoch.

Rovnica zostáva jedným z najdôležitejších a najpoužívanejších vzťahov v chémii, aj keď má viac ako sto rokov.

Kódové príklady na výpočet pH pufra

Tu sú implementácie Hendersonovej-Hasselbalchovej rovnice v rôznych programovacích jazykoch:

1def calculate_buffer_ph(acid_concentration, base_concentration, pKa=7.21):
2    """
3    Vypočítajte pH pufrového roztoku pomocou Hendersonovej-Hasselbalchovej rovnice.
4    
5    Parametre:
6    acid_concentration (float): Koncentrácia kyseliny v mol/L
7    base_concentration (float): Koncentrácia konjugovanej bázy v mol/L
8    pKa (float): Konštanta disociácie kyseliny (predvolená: 7.21 pre fosfátový pufor)
9    
10    Návrat:
11    float: pH pufrového roztoku
12    """
13    import math
14    
15    if acid_concentration <= 0 or base_concentration <= 0:
16        raise ValueError("Koncentrácie musia byť kladné hodnoty")
17    
18    ratio = base_concentration / acid_concentration
19    pH = pKa + math.log10(ratio)
20    
21    return round(pH, 2)
22
23# Príklad použitia
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 pufra: {pH}")
29except ValueError as e:
30    print(f"Chyba: {e}")
31

1function calculateBufferPH(acidConcentration, baseConcentration, pKa = 7.21) {
2  // Validácia vstupov
3  if (acidConcentration <= 0 || baseConcentration <= 0) {
4    throw new Error("Koncentrácie musia byť kladné hodnoty");
5  }
6  
7  // Aplikujte Hendersonovu-Hasselbalchovu rovnicu
8  const ratio = baseConcentration / acidConcentration;
9  const pH = pKa + Math.log10(ratio);
10  
11  // Zaokrúhliť na 2 desatinné miesta
12  return Math.round(pH * 100) / 100;
13}
14
15// Príklad použitia
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 pufra: ${pH}`);
21} catch (error) {
22  console.error(`Chyba: ${error.message}`);
23}
24

1public class BufferPHCalculator {
2    private static final double DEFAULT_PKA = 7.21; // Predvolená pKa pre fosfátový pufor
3    
4    /**
5     * Vypočítajte pH pufrového roztoku pomocou Hendersonovej-Hasselbalchovej rovnice
6     * 
7     * @param acidConcentration Koncentrácia kyseliny v mol/L
8     * @param baseConcentration Koncentrácia konjugovanej bázy v mol/L
9     * @param pKa Konštanta disociácie kyseliny
10     * @return pH pufrového roztoku
11     * @throws IllegalArgumentException ak koncentrácie nie sú kladné
12     */
13    public static double calculateBufferPH(double acidConcentration, 
14                                          double baseConcentration, 
15                                          double pKa) {
16        // Validácia vstupov
17        if (acidConcentration <= 0 || baseConcentration <= 0) {
18            throw new IllegalArgumentException("Koncentrácie musia byť kladné hodnoty");
19        }
20        
21        // Aplikujte Hendersonovu-Hasselbalchovu rovnicu
22        double ratio = baseConcentration / acidConcentration;
23        double pH = pKa + Math.log10(ratio);
24        
25        // Zaokrúhliť na 2 desatinné miesta
26        return Math.round(pH * 100.0) / 100.0;
27    }
28    
29    /**
30     * Preťažená metóda s použitím predvolenej hodnoty 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 pufra: %.2f%n", pH);
43        } catch (IllegalArgumentException e) {
44            System.err.println("Chyba: " + e.getMessage());
45        }
46    }
47}
48

1' Excel funkcia na výpočet pH pufra
2Function BufferPH(acidConcentration As Double, baseConcentration As Double, Optional pKa As Double = 7.21) As Double
3    ' Validácia vstupov
4    If acidConcentration <= 0 Or baseConcentration <= 0 Then
5        BufferPH = CVErr(xlErrValue)
6        Exit Function
7    End If
8    
9    ' Aplikujte Hendersonovu-Hasselbalchovu rovnicu
10    Dim ratio As Double
11    ratio = baseConcentration / acidConcentration
12    
13    BufferPH = pKa + Application.WorksheetFunction.Log10(ratio)
14    
15    ' Zaokrúhliť na 2 desatinné miesta
16    BufferPH = Round(BufferPH, 2)
17End Function
18
19' Použitie v Excel bunke: =BufferPH(0.1, 0.2)
20

1calculate_buffer_ph <- function(acid_concentration, base_concentration, pKa = 7.21) {
2  # Validácia vstupov
3  if (acid_concentration <= 0 || base_concentration <= 0) {
4    stop("Koncentrácie musia byť kladné hodnoty")
5  }
6  
7  # Aplikujte Hendersonovu-Hasselbalchovu rovnicu
8  ratio <- base_concentration / acid_concentration
9  pH <- pKa + log10(ratio)
10  
11  # Zaokrúhliť na 2 desatinné miesta
12  return(round(pH, 2))
13}
14
15# Príklad použitia
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 pufra: %.2f\n", pH))
21}, error = function(e) {
22  cat(sprintf("Chyba: %s\n", e$message))
23})
24

1function pH = calculateBufferPH(acidConcentration, baseConcentration, pKa)
2    % VYPočíTAJTEBUFFERPH Vypočítajte pH pufrového roztoku
3    %   pH = VYPočíTAJTEBUFFERPH(acidConcentration, baseConcentration) 
4    %   vypočíta pH pomocou Hendersonovej-Hasselbalchovej rovnice
5    %
6    %   pH = VYPočíTAJTEBUFFERPH(acidConcentration, baseConcentration, pKa)
7    %   používa zadanú hodnotu pKa namiesto predvolenej (7.21)
8    
9    % Nastavte predvolenú pKa, ak nie je poskytnutá
10    if nargin < 3
11        pKa = 7.21; % Predvolená pKa pre fosfátový pufor
12    end
13    
14    % Validácia vstupov
15    if acidConcentration <= 0 || baseConcentration <= 0
16        error('Koncentrácie musia byť kladné hodnoty');
17    end
18    
19    % Aplikujte Hendersonovu-Hasselbalchovu rovnicu
20    ratio = baseConcentration / acidConcentration;
21    pH = pKa + log10(ratio);
22    
23    % Zaokrúhliť na 2 desatinné miesta
24    pH = round(pH * 100) / 100;
25end
26
27% Príklad použitia
28try
29    acidConc = 0.1; % mol/L
30    baseConc = 0.2; % mol/L
31    pH = calculateBufferPH(acidConc, baseConc);
32    fprintf('pH pufra: %.2f\n', pH);
33catch ME
34    fprintf('Chyba: %s\n', ME.message);
35end
36

Číselné príklady

Tu je niekoľko príkladov výpočtov pH pufra pre rôzne pomery koncentrácií:

Príklad 1: Rovnaké koncentrácie

Koncentrácia kyseliny: 0.1 M
Koncentrácia bázy: 0.1 M
pKa: 7.21
Výpočet: pH = 7.21 + log(0.1/0.1) = 7.21 + log(1) = 7.21 + 0 = 7.21
Výsledok: pH = 7.21

Príklad 2: Viac bázy ako kyseliny

Koncentrácia kyseliny: 0.1 M
Koncentrácia bázy: 0.2 M
pKa: 7.21
Výpočet: pH = 7.21 + log(0.2/0.1) = 7.21 + log(2) = 7.21 + 0.301 = 7.51
Výsledok: pH = 7.51

Príklad 3: Viac kyseliny ako bázy

Koncentrácia kyseliny: 0.2 M
Koncentrácia bázy: 0.05 M
pKa: 7.21
Výpočet: pH = 7.21 + log(0.05/0.2) = 7.21 + log(0.25) = 7.21 + (-0.602) = 6.61
Výsledok: pH = 6.61

Príklad 4: Veľmi odlišné koncentrácie

Koncentrácia kyseliny: 0.01 M
Koncentrácia bázy: 0.5 M
pKa: 7.21
Výpočet: pH = 7.21 + log(0.5/0.01) = 7.21 + log(50) = 7.21 + 1.699 = 8.91
Výsledok: pH = 8.91

Príklad 5: Iný pufrový systém (Kyselina octová/acetát)

Koncentrácia kyseliny: 0.1 M (kyselina octová)
Koncentrácia bázy: 0.1 M (acetát sodný)
pKa: 4.76 (pre kyselinu octovú)
Výpočet: pH = 4.76 + log(0.1/0.1) = 4.76 + log(1) = 4.76 + 0 = 4.76
Výsledok: pH = 4.76

Často kladené otázky (FAQ)

Čo je to pufrový roztok?

Ako funguje Hendersonova-Hasselbalchova rovnica?

Hendersonova-Hasselbalchova rovnica (pH = pKa + log([báza]/[kyselina])) spája pH pufrového roztoku s pKa slabého kyseliny a pomerom koncentrácií konjugovanej bázy a kyseliny. Je odvodená z rovnováhy disociácie kyseliny a umožňuje jednoduché výpočty pH.

Aký je optimálny pomer kyseliny k báze v pufri?

Pre maximálnu kapacitu pufra by mal byť pomer konjugovanej bázy ku kyseline blízko 1:1, čo dáva pH rovné pKa. Efektívny rozsah pufra sa zvyčajne považuje za ±1 pH jednotku od pKa.

Ako si vybrať správny pufor pre môj experiment?

Vyberte pufor s pKa blízko vašej požadovanej pH (ideálne v rozsahu ±1 pH jednotky). Zvážte aj ďalšie faktory, ako je stabilita pri teplote, kompatibilita s vaším biologickým systémom alebo reakciou a minimálne rušenie s testami alebo meraniami.

Ovlplyvňuje teplota pH pufra?

Áno, teplota ovplyvňuje ako pKa kyseliny, tak aj ionizáciu vody, čo môže zmeniť pH pufrového roztoku. Väčšina hodnôt pKa je uvádzaná pri 25°C a významné odchýlky teploty môžu vyžadovať korekčné faktory.

Môžem miešať rôzne pufre, aby som dosiahol konkrétne pH?

Hoci je možné miešať rôzne pufrové systémy, zvyčajne sa to neodporúča, pretože to komplikuje rovnováhu a môže viesť k nepredictabilnému správaniu. Je lepšie vybrať si jeden pufrový systém s pKa blízko vašej cieľovej pH.

Čo je kapacita pufra a ako sa vypočítava?

Kapacita pufra (β) je miera odolnosti pufrového roztoku voči zmene pH, keď sa pridávajú kyseliny alebo bázy. Definuje sa ako množstvo kyseliny alebo bázy potrebné na zmenu pH o jednu jednotku a je maximálna, keď pH = pKa. Môže sa vypočítať ako β = 2.303 × C × (Ka × [H⁺]) / (Ka + [H⁺])², kde C je celková koncentrácia pufrových komponentov.

Ako pripraviť pufor s konkrétnym pH?

Vypočítajte požadovaný pomer konjugovanej bázy ku kyseline pomocou preusporiadanej Hendersonovej-Hasselbalchovej rovnice ako [báza]/[kyselina] = 10^(pH-pKa). Potom pripravte roztoky s vhodnými koncentráciami, aby ste dosiahli tento pomer.

Prečo sa moje zmerané pH líši od vypočítanej hodnoty?

Rozdiely môžu vzniknúť z faktorov ako:

Efekty aktivity v neideálnych roztokoch (najmä pri vysokých koncentráciách)
Teplotné rozdiely
Nečistoty v reaktantoch
Kalibračné chyby pH metra
Efekty iónovej sily

Môže byť Hendersonova-Hasselbalchova rovnica použitá pre polyprotonové kyseliny?

Pre polyprotonové kyseliny (kyseliny s viacerými disociovateľnými protónmi) môže byť Hendersonova-Hasselbalchova rovnica aplikovaná na každý disociačný krok samostatne, ale iba ak sú hodnoty pKa dostatočne odlišné (zvyčajne >2 pH jednotky). Inak sú potrebné zložitejšie výpočty rovnováhy.

Odkazy

Po, Henry N., a N. M. Senozan. "Henderson-Hasselbalchova rovnica: Jej história a obmedzenia." Journal of Chemical Education, vol. 78, č. 11, 2001, s. 1499-1503.
Good, Norman E., a kol. "Vodíkové iónové pufre pre biologický výskum." Biochemie, vol. 5, č. 2, 1966, s. 467-477.
Beynon, Robert J., a J. S. Easterby. Pufre: Základy. Oxford University Press, 1996.
Stoll, Vincent S., a John S. Blanchard. "Pufre: Princípy a prax." Metódy v enzymológii, vol. 182, 1990, s. 24-38.
Martell, Arthur E., a Robert M. Smith. Kritické stabilitné konštanty. Plenum Press, 1974-1989.
Ellison, Sparkle L., a kol. "Pufor: Sprievodca prípravou a použitím pufrov v biologických systémoch." Analytická biochemie, vol. 104, č. 2, 1980, s. 300-310.
Mohan, Chandra. Pufre: Sprievodca prípravou a použitím pufrov v biologických systémoch. Calbiochem, 2003.
Perrin, D. D., a Boyd Dempsey. Pufre pre kontrolu pH a kovových iónov. Chapman and Hall, 1974.

Kalkulačka pH pufra: Nástroj pre rovnicu Henderson-Hasselbalch

Kalkulačka pH pufra

Výsledky

Dokumentácia

Kalkulačka pH pufra

Úvod

Čo je to pufrový roztok?

Hendersonova-Hasselbalchova rovnica

Výpočet kapacity pufra

Ako používať kalkulačku pH pufra

Požiadavky na vstup

Spracovanie chýb

Krok-za-krokom príklad výpočtu

Prípadové použitia pre výpočty pH pufra

Laboratórny výskum

Vývoj farmaceutík

Klinické aplikácie

Priemyselné procesy

Monitorovanie životného prostredia

Alternatívy k Hendersonovej-Hasselbalchovej rovnici

História chémie pufrov a Hendersonovej-Hasselbalchovej rovnice

Skoré pochopenie pufrov

Vývoj rovnice

Zlepšenie a aplikácia

Kódové príklady na výpočet pH pufra

Číselné príklady

Príklad 1: Rovnaké koncentrácie

Príklad 2: Viac bázy ako kyseliny

Príklad 3: Viac kyseliny ako bázy

Príklad 4: Veľmi odlišné koncentrácie

Príklad 5: Iný pufrový systém (Kyselina octová/acetát)

Často kladené otázky (FAQ)

Čo je to pufrový roztok?

Ako funguje Hendersonova-Hasselbalchova rovnica?

Aký je optimálny pomer kyseliny k báze v pufri?

Ako si vybrať správny pufor pre môj experiment?

Ovlplyvňuje teplota pH pufra?

Môžem miešať rôzne pufre, aby som dosiahol konkrétne pH?

Čo je kapacita pufra a ako sa vypočítava?

Ako pripraviť pufor s konkrétnym pH?

Prečo sa moje zmerané pH líši od vypočítanej hodnoty?

Môže byť Hendersonova-Hasselbalchova rovnica použitá pre polyprotonové kyseliny?

Odkazy

Spätná väzba

Súvisiace nástroje

Kalkulačka kapacity pufra | Stabilita pH v chemických roztokoch

Kalkulačka titrácie: Presne určte koncentráciu analyzátu

Kalkulačka neutralizácie kyselín a zásad pre chemické reakcie

Kalkulačka parciálneho tlaku pre zmesi plynov | Daltonov zákon

Henderson-Hasselbalch pH kalkulačka pre pufrové roztoky

Kalkulačka pH hodnoty: Prevod koncentrácie vodíkových iónov na pH

Calculator na riedenie bielidla: Miešajte dokonalé roztoky každýkrát

Kalkulačka pH hodnoty: Prevod koncentrácie vodíkových iónov na pH

Kalkulačka pomerov: Nájdite dokonalé pomery ingrediencií