यह कैलकुलेटर क्या करता है
बफर घोल pH में होने वाले बदलाव को रोकता है, क्योंकि इसमें एक दुर्बल अम्ल (HA) और उसका संयुग्मी क्षार (A⁻) साम्यावस्था में मौजूद रहते हैं। यह टूल आपको ठीक-ठीक बताता है कि चुनी हुई कुल सांद्रता और आयतन पर मनचाहा pH पाने के लिए दोनों घटकों की कितनी-कितनी मात्रा मिलानी है। यह किसी भी संयुग्मी अम्ल–क्षार जोड़ी के लिए काम करता है — एसीटेट, फॉस्फेट, Tris, कार्बोनेट, सिट्रेट और बाकी सभी — बस आपको उस जोड़ी का pKa पता होना चाहिए।
सूत्र को समझें
हेंडरसन-हैसलबाल्क समीकरण कहता है: \(\text{pH} = \text{pKa} + \log_{10}([A^-]/[HA])\)। इसे अनुपात के लिए हल करने पर मिलता है \(r = [A^-]/[HA] = 10^{\text{pH} - \text{pKa}}\)। एक बार \(r\) पता चल जाने पर, कुल बफर सांद्रता \(C\) को इस तरह बाँटा जाता है कि संयुग्मी क्षार का अंश \(r/(1+r)\) और अम्ल का अंश \(1/(1+r)\) हो जाए। हर सांद्रता को लक्षित आयतन \(V\) से गुणा करने पर वह मोल मात्रा मिल जाती है जिसे आपको तौलना या पिपेट करना है।
$$\begin{gathered} n_{A^-} = C_{\text{total}} \cdot V \cdot \frac{R}{1+R}, \qquad n_{HA} = C_{\text{total}} \cdot V \cdot \frac{1}{1+R} \\[1.5em] \text{where}\quad \left\{ \begin{aligned} R &= 10^{\,\text{pH} - \text{pKa}} \\ C_{\text{total}} &= \text{Total Conc (mol/L)} \\ V &= \text{Volume (L)} \end{aligned} \right. \end{gathered}$$
इसका उपयोग कैसे करें
अपना लक्षित pH, दुर्बल अम्ल का pKa, जितनी कुल बफर मोलैरिटी चाहिए वह, और जितना आयतन तैयार करना है, उसे दर्ज करें। कैलकुलेटर आपको [A⁻]/[HA] अनुपात, हर घटक की सांद्रता, ज़रूरी मोल, और हर प्रजाति बफर का कितना प्रतिशत है — यह सब बता देता है। बेहतर बफरिंग क्षमता के लिए ऐसा pKa चुनें जो आपके लक्षित pH के लगभग ±1 pH यूनिट के भीतर हो।
हल किया हुआ उदाहरण
मान लीजिए आपको pH 7.4 पर 0.1 M फॉस्फेट बफर का 1 L तैयार करना है, और pKa 7.21 का उपयोग करना है। अनुपात \(= 10^{7.4 - 7.21} = 10^{0.19} \approx 1.549\)। क्षार का अंश \(1.549/2.549 \approx 0.6077\) होगा, यानी \([A^-] \approx 0.0608\ \text{M}\) (\(0.0608\ \text{mol}\)) और \([HA] \approx 0.0392\ \text{M}\) (\(0.0392\ \text{mol}\))। इन दोनों मात्राओं को एक साथ घोलें और घोल को 1 L तक पूरा कर लें।
अक्सर पूछे जाने वाले सवाल
बहुप्रोटॉनिक अम्ल के लिए कौन-सा pKa इस्तेमाल करूँ? अपने लक्षित pH के सबसे करीब वाला pKa चुनें। pH 7 के आस-पास फॉस्फेट के लिए \(\text{pKa}_2 \approx 7.21\) लें।
क्या यह आयनिक शक्ति को ध्यान में रखता है? नहीं — यह आदर्श हेंडरसन-हैसलबाल्क व्यवहार मानकर चलता है। सटीक काम के लिए कैलिब्रेटेड pH मीटर से जाँच करके समायोजन करें।
क्या मैं मोल की जगह ग्राम इस्तेमाल कर सकता हूँ? हाँ — मोल वाले परिणाम को हर लवण के मोलर द्रव्यमान से गुणा करें, तो तौलने लायक ग्राम मिल जाएँगे।
