ヘンダーソン・ハッセルバルヒ計算機

pKaと弱酸および共役塩基の濃度から、緩衝液のpHを計算します。

緩衝液のpH計算
濃度には同じ単位を使い、比が無次元になるようにしてください。

ヘンダーソン・ハッセルバルヒの式について

ヘンダーソン・ハッセルバルヒの式は、弱酸とその共役塩基からなる緩衝液のpHを推定します。一般的な形はpH = pKa + log10(塩基濃度/酸濃度)です。酸固有の解離のしやすさを表すpKaと、調製した溶液の組成を結び付けます。この計算機はその関係を直接計算し、対数に用いる塩基と酸の濃度比も表示します。 酸と共役塩基の濃度が等しいと、比は一、対数はゼロになり、pHはpKaに等しくなります。共役塩基を増やすとpHは上昇し、弱酸を増やすと低下します。比が十倍になるとpHは一単位上がり、十分の一になると一単位下がります。この対数的な性質により、緩衝液は弱酸のpKa付近で効果を発揮します。 実用的な緩衝液は通常、pKaからおよそ上下一pH単位以内で最もよく働きます。この範囲では濃度比が約十分の一から十となり、共役酸塩基対の両成分が十分に存在します。緩衝能は比だけでは決まりません。予測pHが同じでも、濃度の高い緩衝液ほど酸や塩基の添加に強く抵抗します。両成分を同じ割合で希釈すれば理想的な比とpHは保たれますが、緩衝能は下がり、活量の影響が重要になる場合もあります。 この式は酸の解離平衡から導かれた近似式です。入力値が平衡濃度を十分に表し、活量係数が一に近いと仮定します。非常に希薄または高濃度の溶液、高いイオン強度、緩衝範囲の端、ほかの平衡が大きく影響する条件では精度が低下します。多価酸では、対象の共役酸塩基対に対応するpKaを選ぶ必要があります。 分析濃度は、両成分ともmol/Lなど同じ単位で入力してください。式に入るのは比だけなので、両欄をそろえればmmol/Lも使えます。pKaは温度で変わるため、実験条件に近い温度で測定または掲載された値を使用します。授業、実験の初期計画、生体用緩衝液、配合の概算に適していますが、精密な調製では校正済みのpH測定で確認してください。

ヘンダーソン・ハッセルバルヒの計算例

緩衝液の組成計算したpH説明
pKa 4.75、酸 0.10 M、塩基 0.10 M4.75濃度が等しいため対数項はゼロです。
pKa 4.75、酸 0.10 M、塩基 0.20 M5.051塩基と酸が二対一なら、pHはlog10(2)だけ上昇します。
pKa 6.35、酸 0.30 M、塩基 0.03 M5.35塩基と酸が一対十なら、pHは正確に一単位低下します。

緩衝液のpHを計算する方法

  1. 対象温度での弱酸のpKaを入力します。
  2. 弱酸の濃度を入力します。
  3. 同じ濃度単位で共役塩基の濃度を入力します。
  4. 「緩衝液のpHを計算」を選び、pHと濃度比を確認します。

ヘンダーソン・ハッセルバルヒのよくある質問

pHとpKaが等しくなるのはいつですか?

弱酸と共役塩基の濃度が等しいときです。比が一になり、log10(1)がゼロになります。

mol/Lの代わりにmmol/Lを入力できますか?

はい、式は比を使うため可能です。両方の濃度を同じ単位にして、単位が相殺されるようにしてください。

有効な緩衝範囲はどのくらいですか?

通常、pKaから上下およそ一pH単位以内で最もよく働きます。塩基/酸の濃度比では約0.1から10に相当します。

希釈すると緩衝液のpHは変わりますか?

理想的な等倍率希釈では濃度比と予測pHは変わりません。ただし緩衝能は下がり、大幅な希釈では理想的な仮定が成立しなくなることがあります。

強酸にも使えますか?

いいえ。平衡状態の弱酸と共役塩基を対象としています。強酸には化学量論と濃度に基づく直接計算が必要です。