亨德森-哈塞爾巴赫計算器

根據pKa及弱酸與其共軛鹼的濃度,計算緩衝液pH。

緩衝液pH計算
兩種濃度請使用相同單位,使比值不具因次。

關於亨德森-哈塞爾巴赫方程式

亨德森-哈塞爾巴赫方程式可估算弱酸與其共軛鹼所組成的緩衝液pH。常見形式為pH = pKa + log10(鹼濃度除以酸濃度)。此方程式將以pKa表示的酸本身解離傾向,與配製溶液的組成相連結。本計算器直接計算這項關係,也會顯示對數項所使用的鹼酸濃度比。 當酸與共軛鹼濃度相等時,比值為一,對數為零,因此pH等於pKa。增加共軛鹼會使pH上升,增加弱酸則使pH下降。比值增加十倍,pH上升一個單位;比值降為十分之一,pH下降一個單位。這種對數特性讓緩衝液在弱酸pKa附近發揮良好效果。 實用緩衝液通常在pKa上下約一個pH單位內效果最佳。在此範圍,濃度比約介於十分之一與十之間,共軛酸鹼對的兩種成分都有足夠含量。緩衝容量並非只由比值決定。兩種緩衝液的預測pH可能相同,但濃度較高者更能抵抗外加酸鹼。同等稀釋兩種成分會保留理想比值與pH,卻會降低容量,也可能使活度效應更需注意。 此方程式是由酸解離平衡推導的近似式,假設輸入值足以代表平衡濃度,且活度係數接近一。在極稀或高濃度溶液、高離子強度、緩衝範圍邊界,或其他平衡顯著時,準確度可能下降。多質子酸須選擇與相關共軛酸鹼對對應的pKa。 請使用單位一致的分析濃度,例如兩種成分皆使用mol/L。由於方程式只取濃度比,只要兩個欄位的單位相同,也可使用mmol/L。pKa會隨溫度改變,因此應採用接近實驗條件下測得或查表取得的數值。本計算器適合課業、實驗初步規劃、生物緩衝液與配方估算;精確配製仍應以校正過的pH量測確認。

亨德森-哈塞爾巴赫計算範例

緩衝液組成計算pH說明
pKa 4.75,酸 0.10 M,鹼 0.10 M4.75濃度相等時,對數項為零。
pKa 4.75,酸 0.10 M,鹼 0.20 M5.051鹼酸比為二比一時,pH上升log10(2)。
pKa 6.35,酸 0.30 M,鹼 0.03 M5.35鹼酸比為一比十時,pH恰好下降一個單位。

如何計算緩衝液pH

  1. 輸入弱酸在相關溫度下的pKa。
  2. 輸入弱酸濃度。
  3. 以相同濃度單位輸入共軛鹼濃度。
  4. 選擇「計算緩衝液pH」,查看pH與濃度比。

亨德森-哈塞爾巴赫常見問題

何時pH等於pKa?

弱酸與共軛鹼濃度相同時,兩者相等。此時比值為一,log10(1)為零。

可以用mmol/L取代mol/L嗎?

可以,因為方程式使用的是比值。兩個濃度必須使用相同單位,才能相互約去。

有效緩衝範圍是多少?

緩衝液通常在pKa上下約一個pH單位內表現最佳,對應的鹼酸濃度比約為0.1至10。

稀釋會改變緩衝液pH嗎?

理想的等比例稀釋不會改變濃度比與預測pH,但會降低緩衝容量。大幅稀釋可能使理想假設失效。

此方程式可用於強酸嗎?

不可以。它適用於達平衡的弱酸及其共軛鹼。強酸須直接進行化學計量與濃度計算。