亨德森-哈塞尔巴赫计算器
根据pKa以及弱酸和共轭碱的浓度,计算缓冲液pH。
缓冲液pH计算
两种浓度应使用相同单位,使其比值无量纲。
关于亨德森-哈塞尔巴赫方程
亨德森-哈塞尔巴赫方程用于估算由弱酸及其共轭碱组成的缓冲液的pH。常见形式为pH = pKa + log10(碱浓度除以酸浓度)。该方程将以pKa表示的酸自身解离倾向与配制溶液的组成联系起来。本计算器直接计算这一关系,并显示对数项所用的碱酸浓度比。
当酸与共轭碱浓度相等时,比值为一,对数为零,此时pH等于pKa。增加共轭碱会提高pH,增加弱酸则会降低pH。比值增大十倍,pH升高一个单位;比值减小至十分之一,pH降低一个单位。正是这种对数关系,使缓冲液在弱酸pKa附近发挥良好作用。
实用缓冲液通常在pKa上下约一个pH单位范围内效果最好。此时浓度比约在十分之一到十之间,共轭酸碱对的两种组分都有足够含量。缓冲容量不仅由比值决定。两种缓冲液的预测pH可以相同,但浓度更高的一种能更强地抵抗外加酸碱。同等稀释两种组分会保留理想比值和pH,但会降低缓冲容量,也可能使活度效应更值得关注。
该方程是由酸解离平衡推导出的近似式。它假定输入值能够充分代表平衡浓度,且活度系数接近一。在极稀或高浓度溶液、高离子强度、缓冲范围边缘,或存在显著其他平衡时,精度可能下降。多元酸需选择与相关共轭酸碱对对应的pKa。
请使用相同单位的分析浓度,例如两种组分均用mol/L。由于方程只使用比值,只要两个字段单位一致,也可使用mmol/L。温度会影响pKa,因此应采用在接近实验温度条件下测得或查表得到的数值。本计算器适用于课程学习、实验初步规划、生物缓冲液及配方估算;精确配制仍应通过校准后的pH测量确认。
亨德森-哈塞尔巴赫计算示例
| 缓冲液组成 | 计算pH | 说明 |
|---|---|---|
| pKa 4.75,酸 0.10 M,碱 0.10 M | 4.75 | 浓度相等时,对数项为零。 |
| pKa 4.75,酸 0.10 M,碱 0.20 M | 5.051 | 碱酸比为二比一时,pH升高log10(2)。 |
| pKa 6.35,酸 0.30 M,碱 0.03 M | 5.35 | 碱酸比为一比十时,pH恰好降低一个单位。 |
如何计算缓冲液pH
- 输入弱酸在相应温度下的pKa。
- 输入弱酸浓度。
- 使用相同浓度单位输入共轭碱浓度。
- 点击“计算缓冲液pH”查看pH和浓度比。
亨德森-哈塞尔巴赫常见问题
何时pH等于pKa?
弱酸与共轭碱浓度相等时,两者相等。此时浓度比为一,log10(1)为零。
可以用mmol/L代替mol/L吗?
可以,因为方程使用的是比值。两个浓度必须采用相同单位,单位才能相消。
有效缓冲范围是多少?
缓冲液通常在pKa上下约一个pH单位内效果最好,对应碱酸浓度比约为0.1到10。
稀释会改变缓冲液pH吗?
理想情况下,等比例稀释不会改变浓度比和预测pH,但会降低缓冲容量。大幅稀释还可能使理想假设不再适用。
此方程能用于强酸吗?
不能。它适用于处于平衡的弱酸及其共轭碱。强酸需要直接进行化学计量和浓度计算。