ヘンダーソン-ハッセルバルヒ式

共役酸-塩基対を含む緩衝溶液のpHは、ICEテーブルの代替としてヘンダーソン・ハッセルバルヒ方程式を使用して計算できます。

ヘンダーソン・ハッセルバルヒ方程式は、K_a の平衡定数式から導出されます。

この発現は、ヒドロニウムイオン濃度を決定するために再配置できます。両側の負の対数を取ると、ヒドロニウムイオン濃度の負の対数と酸解離定数の負の対数を、それぞれpHとpKaに置き換えることができます。

これにより、バッファーのpHは、pK_aとその弱酸の上に共役塩基の平衡濃度の対数を加算することで計算できる方程式が得られます。

これらの平衡値は、ヒドロニウムイオン濃度xの変化が弱酸と共役塩基の両方の初期濃度の5%未満である場合、初期濃度に置き換えることができます。

ヘンダーソン・ハッセルバルチの式は、特定のpHでバッファーを調製するために必要な塩基と酸の比率も示しています。

同様に、弱塩基とその共役酸を含む溶液のpHは、この式を使用して、pK_bから共役酸のpK_aを計算することにより決定できます:pK_aとpK_bは14に等しくなります。

0.15モルのギ酸と0.18モルのギ酸ナトリウムを含む緩衝液のpHは、ヘンダーソン・ハッセルバルフの式、またはギ酸のKAとICEテーブルを使用して決定できます。ただし、ヘンダーソン・ハッセルバルヒ方程式は、反応に共役酸-塩基対が関与し、ヒドロニウム濃度の変化が小さい場合にpHを計算するためのより迅速な方法です。

pK_aは、ギ酸のK_aの負の対数を取ることによって決定され、これは3.75に等しくなります。

ギ酸とギ酸の初期濃度を式に当てはめると、溶液のpH値は3.83に等しくなります。

このpH値を使用して、ヒドロニウムイオン濃度(1.5 × ^10-4)を決定できます。この値は0.15モルギ酸の5%未満であるため、ヘンダーソン・ハッセルバルフ方程式を使用するために必要な近似は有効です。