핸더슨-하셀바흐 방정식

짝 산-염기쌍을 포함하는 완충 용액의 pH는 ICE 표의 대안으로 핸더슨-하셀바흐 방정식을 사용하여 계산할 수 있습니다. 핸더슨-하셀바흐 방정식은 Ka에 대한 평형 상수식에서 유도됩니다. 이 식을 다시 배열하여 하이드로늄 이온의 농도를 결정할 수 있습니다.

양쪽의 음의 로그를 취하면 하이드로늄 이온 농도의 음의 로그와 산해리 상수의 음의 로그가 각각 pH와 pKa로 대체될 수 있습니다. 이렇게 하여 약산 위에 pKa와 짝염기의 평형 농도 로그를 추가하여 완충제의 pH를 계산할 수 있는 방정식을 산출합니다. 이러한 평형 값은 하이드로늄 이온 농도 x의 변화가 약산과 짝염기의 초기 농도의 5%미만일 경우 초기 농도로 대체할 수 있습니다.

핸더슨-하셀바흐 방정식은 또한 특정한 pH를 가진 완충제를 준비하는 데 필요한 염기 대 산의 비율을 나타냅니다. 마찬가지로 약염기와 그 짝산을 포함하는 용액의 pH는 pKa pKb=14 방정식을 사용하여 pKb로부터 짝산의 pKa를 계산함으로써 결정할 수 있습니다. 0.15 몰 포름산과 0.18 몰 포름산나트륨을 함유한 완충제의 pH는 핸더슨-하셀바흐 방정식 또는 포름산의 Ka와 ICE 표를 사용하여 결정할 수 있습니다.

그러나 핸더슨-하셀바흐 방정식은 반응이 짝 산-염기쌍을 포함하며 하이드로늄 농도의 변화가 작을 때 pH를 계산하는 더 빠른 방법입니다. pKa는 포름산의 Ka에 음의 로그를 취하여 결정하며 값은 3.75와 같습니다. 포름산과 포름메이트의 초기 농도를 방정식에 입력하면 용액의 pH 값은 3.83입니다.

이 pH값을 이용하여 수소 이온 농도를 결정하면 1.5 10⁻⁴입니다. 이 값이 0.15 몰 포름산의 5%미만이기 때문에 핸더슨-하셀바흐 방정식을 사용하는 데 필요한 근사치가 유효합니다.