Henderson-Haselbalch Persamaan Penjelasan, Contoh, Latihan

The Persamaan Henderson-Haselbalch Ini adalah ungkapan matematik yang membolehkan pengiraan pH penyerap kejutan atau penyelesaian redaman. Ia berdasarkan PKA asid dan hubungan antara konsentrasi conjugate atau garam dan asid, yang terdapat dalam larutan redaman.

Persamaan pada mulanya dibangunkan oleh Lawrence Joseph Henderson (1878-1942) pada tahun 1907. Ahli kimia ini menubuhkan komponen persamaannya berdasarkan asid karbonik sebagai penyelesaian penampan atau penampan.

Persamaan Henderson-Haselbalch. Sumber: Gabriel Bolívar.

Selepas itu, Karl Albert Hasselbalch (1874-1962) memperkenalkan pada tahun 1917 penggunaan logaritma untuk melengkapkan persamaan Henderson. Ahli kimia Denmark mengkaji tindak balas darah dengan oksigen dan kesannya pada pHnya.

Penyelesaian penampan mampu meminimumkan perubahan pH yang mengalami penyelesaian dengan menambahkan asid kuat atau jumlah asas. Ia dibentuk oleh asid lemah dan asas konjugasi yang kuat yang cepat dipisahkan.

[TOC]

Penjelasan

Pembangunan matematik

Asid lemah dalam larutan berair memisahkan undang -undang tindakan massa, menurut skim berikut:

Ha +h₂Atau ⇌ h⁺    +     Ke^-

Ha adalah asid lemah dan^- Pangkalan konjugasi anda.

Reaksi ini boleh diterbalikkan dan mempunyai pemalar keseimbangan (KA):

Ka = [h⁺] · [Ke^-] / [Ha]

Mengambil logaritma:

log ka = log [h⁺] +Log [a^-] -log [ha]

Jika setiap istilah persamaan didarab dengan (-1), ia dinyatakan dengan cara berikut:

- log ka = - log [h⁺] -log [a] +log [ha]

The - log ka ditakrifkan sebagai pka dan - log [h⁺] ditakrifkan sebagai pH. Selepas membuat penggantian yang sewajarnya, ungkapan matematik dikurangkan kepada:

pka = ph -log [a^-] +Log [ha]

Mengosongkan istilah pH dan berkumpul semula, persamaan dinyatakan dengan cara berikut:

Boleh melayani anda: Pautan kovalen tiga

ph = pka +log [a^-] / [Ha]

Ini adalah persamaan Henderson-Haselbalch untuk penyerap kejutan yang dibentuk oleh asid lemah.

Persamaan untuk asas yang lemah

Begitu juga, asas yang lemah dapat membentuk penyelesaian penampan dan persamaan Henderson-Haselbalch untuk itu adalah seperti berikut:

POH = pkb +log [hb] / [b^-]

Walau bagaimanapun, kebanyakan penyelesaian redaman berasal, termasuk kepentingan fisiologi, dari pemisahan asid lemah. Oleh itu, ungkapan yang paling banyak digunakan untuk persamaan Henderson-Haselbalch ialah:

ph = pka +log [a^-] / [Ha]

Bagaimana penyelesaian penyelesaian penampan?

Tindakan penyerap kejutan

Persamaan Henderson-Haselbalch menunjukkan bahawa penyelesaian ini dibentuk oleh asid lemah dan asas konjugasi yang kuat dinyatakan sebagai garam. Komposisi ini membolehkan penyelesaian redaman kekal dengan pH yang stabil walaupun asid atau pangkalan yang kuat ditambah.

Dengan menambahkan asid yang kuat kepada penyerap kejutan, ia bertindak balas dengan asas konjugasi untuk membentuk garam dan air. Ini meneutralkan asid dan membolehkan variasi pH menjadi minimum.

Sekarang, jika asas yang kuat ditambah kepada penyerap kejutan, ia bertindak balas dengan asid lemah dan bentuk air dan garam, meneutralkan tindakan asas tambahan pada pH. Oleh itu, variasi pH adalah minimum.

PH penyelesaian penampan bergantung kepada hubungan kepekatan asas konjugasi dan asid lemah, dan bukan pada nilai mutlak kepekatan komponen ini. Penyelesaian redaman dengan air boleh dicairkan dan pH hampir tidak berbeza.

Kapasiti penyerap kejutan

Kapasiti redaman juga bergantung kepada PKA asid lemah, serta kepekatan asid lemah dan asas konjugasi. Semakin dekat dengan PKA asid adalah pH penyelesaian redaman, semakin besar kapasiti redamannya.

Boleh melayani anda: prinsip le châtelier

Juga, semakin besar kepekatan komponen penyelesaian penampan, semakin besar kapasiti redamannya.

Contoh Persamaan Henderson

Penampan asetat

ph = pka +log [cho₃COO^-] / [Cho₃Cooh]

PKA = 4.75

Amortide asid karbonik

ph = pka +log [HCO₃^-] / [H₂Co₃]

PKA = 6.11

Walau bagaimanapun, proses global yang membawa kepada pembentukan ion bikarbonat dalam organisma hidup adalah seperti berikut:

Co₂   +    H₂Atau ⇌ HCO₃^-   +    H⁺

Menjadi co₂ Gas, kepekatannya dalam larutan dinyatakan mengikut tekanan separa.

ph = pka +log [HCO₃^-] / α · PCO₂

α = 0.03 (mmol/l)/mmHg

PCO₂ adalah tekanan separa co₂

Dan kemudian persamaannya akan menjadi seperti:

ph = pka +log [HCO₃^-] / 0.03 · PCO₂

Penyerap kejutan laktat

pH = pKA +log [laktat ion] / [asid laktik]

PKA = 3.86

Penyerap kejutan fosfat

ph = pKa +log [fosfat dibasic] / [monobasic fosfat]]

ph = pka +log [HPO₄^2-] / [H₂PO₄^-]

PKA = 6.8

Oxihemoglobin

ph = pka +log [hbo₂^-] / [Hhbo₂]

PKA = 6.62

Desoxyhemoglobin

ph = pka +log [hb^-] / Hbh

PKA = 8.18

Latihan yang diselesaikan

Latihan 1

Penyerap kejutan fosfat penting dalam peraturan pH badan, kerana PKA (6.8) hampir dengan pH dalam badan (7,4). Apa yang akan menjadi nilai hubungan [na₂HPO₄^2-] / [Nah₂PO₄^-] persamaan Henderson-Haselbalch untuk nilai pH = 7.35 dan PKA = 6.8?

Reaksi pemisahan Nah₂PO₄^- adalah:

Nah₂PO₄^-  (asid) ⇌ nahpo₄^2- (Asas) +h⁺

ph = pka +log [na₂HPO₄^2-] / [Nah₂PO₄^-]

Mengosongkan hubungan [konjugasi / asid] untuk penyelesaian redaman fosfat, kita ada:

7.35 - 6.8 = log [na₂HPO₄^2-] / [Nah₂PO₄^-]

0.535 = log [na₂HPO₄^2-] / [Nah₂PO₄^-]

10^0.535 = 10^{log [na2hpo4] / [nah2po4]}

Ia dapat melayani anda: diphenylamine

3.43 = [na₂HPO₄^2-] / [Nah₂PO₄^-]

Latihan 2

Penyelesaian penampan asetat mempunyai kepekatan asid asetik 0.0135 m dan kepekatan natrium 0.0260 M. Kirakan pH penyelesaian penyerap kejutan, mengetahui bahawa PKA untuk penyerap kejutan asetat ialah 4.75.

Keseimbangan pemisahan untuk asid asetik adalah:

Ch₃COOH ⇌ CH₃COO^-   +    H⁺

ph = pka +log [cho₃COO^-] / [Cho₃Cooh]

Menggantikan nilai yang kita ada:

[Ch₃COO^-] / [Cho₃COOH] = 0.0260 m / 0.0135 m

[Ch₃COO^-] / [Cho₃COOH] = 1,884

log 1.884 = 0.275

pH = 4.75 +0.275

pH = 5.025

Latihan 3

Penyerap kejutan asetat mengandungi 0.1 m asid asetik dan 0.1 m natrium asetat. Kirakan pH larutan redaman setelah menambah 5 ml 0.05 m pada 10 ml asid hidroklorik.

Langkah pertama adalah untuk mengira kepekatan akhir HCl apabila mencampurkan dengan penyelesaian penampan:

Vi · ci = vf · cf

Cf = vi · (ci / vf)

= 5 ml · (0.05 m / 15 ml)

= 0.017 m

Asid hidroklorik bertindak balas dengan natrium asetat untuk membentuk asid asetik. Oleh itu, kepekatan natrium asetat berkurangan sebanyak 0.017 m dan kepekatan asid asetik meningkat dengan jumlah yang sama:

ph = pKa +log (0.1 m - 0.017 m) /(0.1 m +0.017 m)

 ph = pka +log 0.083 / 0.017

= 4.75 -0.149

= 4,601

Rujukan

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kimia. (8th ed.). Pembelajaran Cengage.
2. Jimenez Vargas dan J. Mª Macarulla. (1984). Fizikokimia Fisiologi. Edisi ke -6. Editorial Inter -American.
3. Wikipedia. (2020). Persamaan Henderson-Hasselbalch. Diperoleh dari: dalam.Wikipedia.org
4. Gurinder Khaira & Alexander Kot. (5 Jun, 2019). Penghampiran Henderson-Hasselbalch. Kimia Librettexts. Pulih dari: chem.Libretxts.org
5. Helmestine, Anne Marie, Ph.D. (29 Januari 2020). Definisi Persamaan Henderson Hasselbalch. Pulih dari: Thoughtco.com
6. Editor enyclopaedia Britannica. (6 Februari 2020). Lawrence Joseph Henderson. Encyclopædia Britannica. Pulih dari: Britannica.com