ヘンダーソン・ハッセルバルヒ式とは？
ヘンダーソン・ハッセルバルヒ式は、緩衝液（バッファー）のpHを、弱酸の酸解離定数（pKa）と、その共役塩基 \([\text{A}^-]\) と未解離の酸 \([\text{HA}]\) の濃度比から求める関係式です。化学・生化学・薬学の分野で緩衝液を理解し設計する際に、もっとも広く使われる基本式のひとつです。
この計算ツールの使い方
入力するのは3つの値です。弱酸のpKa、共役塩基 \([\text{A}^-]\) のモル濃度、そして弱酸 \([\text{HA}]\) のモル濃度を入力してください。このツールは、求められる緩衝液のpH、塩基／酸の比、そして対応するpOHを返します。塩基と酸の濃度が等しいとき、比は1となり、\(\log_{10}(1) = 0\) となるため、pHはpKaと一致します。これは緩衝能が最大になるポイントです。
計算式の解説
$$\text{pH} = \text{p}K_a + \log_{10}\!\left(\frac{[\text{A}^-]}{[\text{HA}]}\right)$$ 対数の項は、共役塩基が酸より多いときにpHを高い方へ、酸が塩基より多いときに低い方へ動かします。この関係は対数なので、比が10倍変化するとpHはちょうど1単位だけ変化します。
計算例
酢酸緩衝液を例にとると、酢酸の \(\text{p}K_a = 4.76\) です。ここで \([\text{A}^-] = 0.2\ \text{M}\)、\([\text{HA}] = 0.1\ \text{M}\) とします。比は \(0.2/0.1 = 2\) で、\(\log_{10}(2) \approx 0.301\) です。したがって $$\text{pH} = 4.76 + 0.301 = 5.061$$ となります。pOH は \(14 - 5.061 = 8.939\) です。
よくある質問
濃度の単位は何を使えばよいですか？ 重要なのは比だけなので、単位がそろっていれば何でも構いません。慣例的にはモル濃度（M）が用いられます。
濃度が等しいとき、なぜpHはpKaと等しくなるのですか？ 1の対数は0なので、第2項が消え、\(\text{pH} = \text{p}K_a\) が残るためです。
この式に限界はありますか？ この式は、理想的な挙動、希薄溶液であること、そして緩衝液の各成分が解離によって互いの濃度を大きく変えないことを前提としています。
