この計算ツールでできること
このツールは、緩衝液に強酸または強塩基を加えたときにpHがどう変化するかを予測します。緩衝液が安定したpHを保てるのは、弱酸（HA）とその共役塩基（A⁻）を同程度の量で含んでいるためです。強酸や強塩基を加えるとこの2成分の比率が変化し、新しいpHはヘンダーソン・ハッセルバルヒ式によって求められます。本ツールは特定の国に依存しない普遍的な化学計算ツールで、どこでも同じように使えます。
使い方
まず緩衝液のpKa、添加前の共役塩基（A⁻）と弱酸（HA）のモル数を入力します。次に強酸（H⁺）を加えるか強塩基（OH⁻）を加えるかを選び、そのモル数を入力してください。計算ツールが化学量論的な変化を計算し、新しいpHとpOHを返します。なお、計算には成分の「モル比」を用いるため、両成分の単位がそろっていれば、モル数の代わりに濃度やミリモルを入力してもかまいません。
計算式の解説
強酸は共役塩基と反応します（A⁻ + H⁺ → HA）。そのため塩基が減り、酸が増えます。一方、強塩基は弱酸と反応します（HA + OH⁻ → A⁻ + H₂O）。この場合は酸が減り、塩基が増えます。新しいpHは次の式で求められます。
$$\text{pH} = \text{p}K_a + \log_{10}\!\left(\frac{\text{n}_{A^-} - \text{n}_{added}}{\text{n}_{HA} + \text{n}_{added}}\right)$$
この式は、加えた強酸・強塩基が完全に反応し、かつ緩衝液のどちらの成分も使い切られないことを前提としています。もし一方の成分が枯渇すると緩衝能を超えてしまい、計算結果は信頼できなくなります。
計算例
pKaが4.74で、HAが0.10 mol、A⁻が0.10 molの緩衝液を考えます。ここに強酸を0.02 mol加えると、酸は0.12 mol、塩基は0.08 molになります。したがって $$\text{pH} = 4.74 + \log_{10}(0.08/0.12) = 4.74 + \log_{10}(0.6667) = 4.74 - 0.176 = 4.564$$ となります。
よくある質問（FAQ）
なぜpHはほとんど変化しないのですか？ 比の対数（log）はゆっくりとしか変化しません。これこそが、緩衝液がpKa付近のpHを安定して保てる理由です。
強酸を加えすぎるとどうなりますか？ 加えたモル数が緩衝液のいずれかの成分量に達するか上回ると、その成分は使い切られ、緩衝作用が失われます。このとき計算ツールは警告を表示します。溶液はその後、強酸または強塩基そのもののように振る舞います。
体積（容量）は関係しますか？ いいえ。この式はモル比を使うため、両成分に共通する希釈体積は約分されて消えてしまいます。
