I kemi är en buffert en lösning som du lägger till i en annan lösning för att balansera dess pH, dess relativa surhet eller dess alkalitet. Du gör en buffert med en "svag" syra eller bas och dess "konjugat" bas respektive syra. För att bestämma buffertens pH - eller extrapolera från dess pH koncentrationen av någon av dess komponenter - kan du göra en serie beräkningar baserade på Henderson-Hasselbalch-ekvationen, som även kallas buffertjämförelsen.

Använd buffertjämförelsen för att bestämma pH för en sur buffertlösning med vissa syrabaskoncentrationer. Henderson-Hasselbalch-ekvationen är enligt följande: pH = pKa + log ([A -] /[HA]), där "pKa" är dissociationskonstanten, ett tal som är unikt för varje syra, "[A-]" representerar koncentrationen av konjugatbasen i mol per liter (M) och "[HA]" representerar koncentrationen av själva syran. Tänk exempelvis en buffert som kombinerar 2,3 M kolsyra (H2CO3) med .78 M vätekarbonatjon (HCO3-). Konsultera en pKa-tabell för att se att kolsyra har en pKa på 6,37. Plugging dessa värden i ekvationen ser du att pH = 6.37 + log (.78 /2.3) = 6.37 + log (.339) = 6.37 + (-0.470) = 5.9.

Beräkna pH för en alkalisk (eller basisk) buffertlösning. Du kan skriva om Henderson-Hasselbalch-ekvationen för baser: pOH = pKb + log ([B +] /[BOH]), där "pKb" är basens dissociationskonstant, "[B +]" står för koncentrationen av en bass konjugatsyra och "[BOH]" är koncentrationen av basen. Tänk på en buffert som kombinerar 4,0 M ammoniak (NH3) med 1,3 M ammoniumjon (NH4 +). Se en pKb-tabell för att hitta ammoniakens pKb, 4,75. Använd buffertjämförelsen, bestämma att pOH = 4,75 + logg (1,3 /4,0) = 4,75 + log (.325) = 4,75 + (-,488) = 4,6. Kom ihåg att pOH = 14 - pH, så pH = 14 -POH = 14 - 4.6 = 9.4.

Bestäm koncentrationen av en svag syra (eller dess konjugatbas) med tanke på dess pH, pKa och koncentrationen av den svaga syran (eller dess konjugatbas). Tänk på att du kan skriva om en "kvot" av logaritmer - dvs. logg (x /y) - som logg x - log y, skriv om Henderson Hasselbalch ekvationen som pH = pKa + log [A-] - log [HA]. Om du har en kolsyrabuffert med ett pH av 6,2 som du vet är gjord med 1,37 M vätekarbonat, beräkna dess [HA] enligt följande: 6.2 = 6.37 + log (1.37) - log [HA] = 6,37 + .137 - log [HA]. Med andra ord logga [HA] = 6,37 - 6,2 + .137 = .307. Beräkna [HA] genom att ta "inverterad logg" (10 ^ x på din kalkylator) av .307. Koncentrationen av kolsyra är således 2,03 M.

Beräkna koncentrationen av en svag bas (eller dess konjugatsyra), givet dess pH, pKb och koncentrationen av den svaga syran (eller dess konjugatbas). Bestäm koncentrationen av ammoniak i en ammoniakbuffert med pH 10,1 och ammoniumjonkoncentrationen på .98 M, med tanke på att Henderson Hasselbalch-ekvationen också fungerar för baser - så länge du använder pOH istället för pH. Konvertera ditt pH till pOH enligt följande: pOH = 14 - pH = 14 - 10,1 = 3,9. Anslut sedan dina värden till den alkaliska buffertjämförelsen "pOH = pKb + log [B +] - log [BOH]" enligt följande: 3.9 = 4.75 + log [.98] - log [BOH] = 4,75 + (-0,009) - logga [BOH]. Eftersom log [BOH] = 4,75-3,9 - .009 = .841 är koncentrationen av ammoniak den inversa loggen (10 ^ x) eller .841 eller 6.93 M.

Tips

Du kan se två värden för kolsyra när du hör till din pKa-tabell. Detta beror på att H2CO3 har två väte - och därmed två "protoner" - och kan dissociera två gånger, enligt ekvationerna H2CO3 + H2O-> HCO3 - + H3O + och HCO3 - + H2O-> CO3 (2-) + H3O. För beräkningens ändamål behöver du bara överväga det första värdet.