pH och pKa är viktiga lösningsparametrar inom många områden av kemi, inklusive beräkningar med syrabasbaserad jämvikt. pH är den universella mätningen av surhet, definierad som den negativa logaritmen, till basen 10 av "vätejonkoncentrationen" av en lösning och uttrycks som: pH = -log [H3O +]. Parenteserna betecknar koncentration och "+" -symbolen anger laddningen av vätejonen. pKa är den negativa logaritmen, till basen 10, av "dissociationskonstanten" av en svag syra. Exempelvis skrivs dissociationen av en svag syra "HA": Ka = [H3O +] [A-] /[HA], där A- är "konjugatbasen" för syran. Därför är pKa = -log Ka. Varje svag syra har ett unikt pKa-värde. Använd Henderson-Hasselbalch ekvationen för att beräkna pH för en buffertlösning, vilken är en lösning av en svag syra och dess konjugatbas, när pKa av syran är känd. Denna ekvation uttrycks: pH = pKa + log ([bas] /[syra]).

Antag att du har en buffertlösning som framställdes genom tillsats av 25,0 ml av en 0,1 M natriumhydroxidlösning (NaOH) till 75,0 ml av en 0,1 M lösning av ättiksyra (CH3COOH), där "M" betecknar molär koncentration. Observera att ättiksyra reagerar med NaOH för att bilda konjugatbasen, CH3C00H-, enligt följande: CH3COOH + NaOH = CH3C00- + Na + H20. För att beräkna pH, är det nödvändigt att beräkna mängderna syra- och konjugatbas i buffertlösningen efter reaktionen.

Beräkna de initiala molerna bas och syra i buffertlösningen. Till exempel moler NaOH = 25,0 ml x 0,1 mol /liter x 1 liter /1000 ml = 0,0025 mol; mol CH3COOH = 75,0 ml x 0,10 mol /liter x 1 liter /1000 ml = 0,0075 mol.

Observera att CH3COOH vid blandning av lösningarna förbrukar OH- (hydroxyl) jonerna associerade med NaOH, så att det som återstår är 0,0050 mol CH3COOH (syra), 0,0025 mol CH3COO- (bas) och 0 mol OH-.

Ersätt pKa av syran (4,74 för ättiksyra) och syran och baskoncentrationer i Henderson-Hasselbalch ekvationen för att beräkna buffertlösningens pH. Till exempel, pH = 4,74 + log (0,0025 /0,005) = 4,74 + log 0,5 = 4,44.

Tips

Till skillnad från starka syror joniserar svaga syror inte helt i lösning. Istället ställs en jämvikt upp mellan facklig syra, vätejon och konjugatbas. pKa-värden finns tillgängliga i kemihandböcker, annan kemisk litteratur och online-resurser. Buffertar är speciellt formulerade för en mängd industriella och andra applikationer där pH måste bibehållas inom förinställda gränser.