Back to chapter

16.3:

Henderson-Hasselbalch Denklemi

JoVE Core
Chemistry
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Chemistry
Henderson-Hasselbalch Equation

Languages

Share

Bir eşlenik asit-baz çifti içeren tamponlu bir çözeltinin pH’ı, bir ICE tablosuna alternatif olarak Henderson-Hasselbalch denklemi kullanılarak hesaplanabilir. Henderson-Hasselbalch denklemi, Ka için denge sabiti ifadesinden türetilmiştir. Bu ifade, hidronyum iyon konsantrasyonunu belirlemek için yeniden düzenlenebilir.Her iki tarafın negatif logu alınırsa, hidronyum iyon konsantrasyonunun negatif logaritması ve asit ayrışma sabitinin negatif logaritması sırasıyla pH ve pKa ile değiştirilebilir. Bu, bir tamponun pH’ının, pKa ve onun zayıf asidinin üzerine bir konjugat bazın denge konsantrasyonlarının logaritması eklenerek hesaplanabildiği bir denklem verir. Hidronyum iyon konsantrasyonundaki değişiklik x, hem zayıf asit hem de eşlenik bazın başlangıç konsantrasyonlarının yüzde 5’inden azsa, bu denge değerleri başlangıç konsantrasyonları ile değiştirilebilir.Henderson-Hasselbalch denklemi, belirli bir pH’ta bir tampon hazırlamak için gereken bazın aside oranını da gösterir. Benzer şekilde, zayıf bir baz ve bunun eşlenik asidini içeren bir çözeltinin pH’ı, aşağıdaki formül kullanılarak pKb’den konjugat asidin pKa’sı hesaplanarak bu denklem kullanılarak belirlenebilir:pKa artı pKb on dörde eşittir. 0, 15 molar formik asit ve 0, 18 molar sodyum format içeren bir tamponun pH’ı, Henderson-Hasselbalch denklemi veya formik asit için Ka ve ICE tablosu kullanılarak belirlenebilir.Bununla birlikte, Henderson-Hasselbalch denklemi, bir reaksiyon bir konjuge asit-baz çifti içerdiğinde ve hidronyum konsantrasyonundaki değişiklik küçük olduğunda pH’ı hesaplamak için daha hızlı bir yöntemdir. PKa, formik asit için Ka’nın 3, 75’e eşit olan negatif logaritması alınarak belirlenir. Formik asit ve formatın başlangıç konsantrasyonları denkleme eklendiğinde, çözelti için pH değeri 3, 83’e eşittir.Bu pH değeri, hidronyum iyon konsantrasyonunu 1, 5×10⁻⁴ belirlemek için kullanılabilir. Bu değer 0, 15 molar formik asidin yüzde 5’inden az olduğundan, Henderson-Hasselbalch denklemini kullanmak için gerekli olan yaklaşımlar geçerlidir.

16.3:

Henderson-Hasselbalch Denklemi

Zayıf bir asit çözeltisinin iyonizasyon sabiti ifadesi şu şekilde yazılabilir:

[H3O+]’yi çözmek üzere yeniden düzenleme şu sonuçları verir:

Bu denklemin her iki tarafının negatif logaritmasını almak şunu verir

şu şekilde yazılabilir:

Burada pKa, zayıf asidin iyonizasyon sabitinin logaritmasının negatifidir (pKa = −log Ka). Bu denklem, pH, zayıf bir asidin iyonizasyon sabiti ve tamponlu bir çözelti içindeki zayıf eşlenik asit-baz çiftinin konsantrasyonları ile ilgilidir. Bilim adamları genellikle Henderson-Hasselbalch denklemi adı verilen bu ifadeyi tampon çözeltilerin pH’sını hesaplamak için kullanırlar. Bu denklemi kullanmak için “x küçüktür” varsayımının geçerli olması gerektiğine dikkat etmek önemlidir.

Lawrence Joseph Henderson ve Karl Albert Hasselbalch

Lawrence Joseph Henderson (1878–1942), birçok ilgi alanından sadece birkaçını isimlendirmek gerekirse, Amerikalı bir doktor, biyokimyacı ve fizyologdu. Harvard’dan tıp diploması aldı ve ardından Harvard’da öğretim görevlisi olarak görev almak için dönmeden önce 2 yıl Strasbourg’da, ardından Almanya’nın bir bölümünde eğitim gördü. Sonunda Harvard’da profesör oldu ve hayatı boyunca orada çalıştı. İnsan kanındaki asit-baz dengesinin, kanda çözünmüş karbondioksitin oluşturduğu bir tampon sistemi tarafından düzenlendiğini keşfetti. 1908’de kandaki karbonik asit-karbonat tampon sistemini tanımlamak için bir denklem yazdı. Henderson çok bilgiliydi; kan fizyolojisi üzerine yaptığı önemli araştırmasının yanı sıra organizmaların adaptasyonları ve çevrelerine uyumu, sosyoloji ve üniversite eğitimi üzerine de yazdı. Ayrıca Harvard Business School’da, endüstri, egzersiz ve beslenmedeki çalışmaya özel olarak odaklanarak insan fizyolojisini inceleyen Yorgunluk Laboratuvarı’nı kurdu.

1916’da, Danimarkalı bir doktor ve kimyager olan Karl Albert Hasselbalch (1874–1962), 1904’te Christian Bohr ile kandaki hemoglobinin oksijen ile bağlanma yeteneğinin kanın asitliği ve karbondioksit konsantrasyonu ile ters orantılı olduğunu gösteren Bohr etkisini anlatan bir makalede yazarlığı paylaştı. pH ölçeği, 1909’da Dane, Sørensen tarafından tanıtıldı ve 1912’de Hasselbalch, kanın pH ölçümlerini yayınladı. 1916’da Hasselbalch, Henderson denklemini logaritmik olarak pH’nın logaritmik ölçeğiyle uyumlu olarak ifade etti ve böylece Henderson-Hasselbalch denklemi doğdu.

Bu metin bu kaynaktan uyarlanmıştır: Openstax, Chemistry 2e, Section 14.6: Buffers.

Suggested Reading

De Levie, Robert. "The Henderson-Hasselbalch equation: its history and limitations." Journal of Chemical Education 80, no. 2 (2003): 146. https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/ed080p146.