16.3: Henderson-Hasselbalch-Gleichung

Der Ausdruck der Ionisationskonstante für die Lösung einer schwachen Säure kann wie folgt geschrieben werden:

Die Neuanordnung zur Auflösung von [H₃O⁺] ergibt:

Nimmt man den negativen Logarithmus beider Seiten dieser Gleichung, erhält

die geschrieben werden kann als

wobei pK_a das Minus des Logarithmus der Ionisationskonstante der schwachen Säure ist (pK_a = −log K_a). Diese Gleichung setzt den pH-Wert, die Ionisationskonstante einer schwachen Säure und die Konzentrationen des schwachen konjugierten Säure-Base-Paares in einer gepufferten Lösung in Beziehung. Wissenschaftler verwenden diesen Ausdruck, der als Henderson-Hasselbalch-Gleichung bezeichnet wird, häufig, um den pH-Wert von Pufferlösungen zu berechnen. Es ist wichtig zu beachten, dass die Annahme “x ist klein” gültig sein muss, um diese Gleichung zu verwenden.

Lawrence Joseph Henderson und Karl Albert Hasselbalch

Lawrence Joseph Henderson (1878–1942) war ein US-amerikanischer Arzt, Biochemiker und Physiologe, um nur einige seiner vielen Beschäftigungen zu nennen. Er erwarb einen Abschluss in Medizin in Harvard und verbrachte dann 2 Jahre Studium in Straßburg, damals ein Teil Deutschlands, bevor er zurückkehrte, um eine Dozentenstelle in Harvard anzunehmen. Er wurde schließlich Professor in Harvard und arbeitete dort sein ganzes Leben. Er fand heraus, dass der Säure-Basen-Haushalt im menschlichen Blut durch ein Puffersystem reguliert wird, das aus dem gelösten Kohlendioxid im Blut gebildet wird. Er schrieb 1908 eine Gleichung, um das Kohlensäure-Karbonat-Puffersystem im Blut zu beschreiben. Henderson war sehr sachkundig; Neben seinen wichtigen Forschungen zur Physiologie des Blutes schrieb er auch über die Anpassungen von Organismen und ihre Anpassung an ihre Umwelt, über Soziologie und über die universitäre Bildung. Er gründete auch das Fatigue Laboratory an der Harvard Business School, das die menschliche Physiologie mit besonderem Fokus auf die Arbeit in der Industrie, Bewegung und Ernährung untersuchte.

Im Jahr 1916 teilte sich Karl Albert Hasselbalch (1874–1962), ein dänischer Arzt und Chemiker, die Autorenschaft an einer Arbeit aus dem Jahr 1904, in der er den Bohr-Effekt beschrieb, der zeigte, dass die Fähigkeit des Hämoglobins im Blut, sich an Sauerstoff zu binden, umgekehrt proportional zum Säuregehalt des Blutes und der Konzentration von Kohlendioxid war. Die pH-Skala wurde 1909 von einem anderen Dänen, Sørensen, eingeführt, und 1912 veröffentlichte Hasselbalch Messungen des pH-Werts des Blutes. Im Jahr 1916 drückte Hasselbalch die Henderson-Gleichung in logarithmischen Begriffen aus, die mit der logarithmischen Skala des pH-Werts übereinstimmten, und so wurde die Henderson-Hasselbalch-Gleichung geboren.

Dieser Text wurde angepasst von Openstax, Chemie 2e, Abschnitt 14.6: Puffer.