Что такое уравнение Гендерсона-Хассельбаха?
Уравнение Гендерсона-Хассельбаха связывает pH буферного раствора с константой диссоциации кислоты (pKa) слабой кислоты и отношением концентраций её сопряжённого основания [A⁻] и недиссоциированной кислоты [HA]. Это одно из самых востребованных соотношений в химии, биохимии и фармакологии: оно помогает понимать поведение буферов и грамотно их подбирать.
Как пользоваться калькулятором
Введите три значения: pKa вашей слабой кислоты, молярную концентрацию сопряжённого основания [A⁻] и молярную концентрацию слабой кислоты [HA]. Калькулятор рассчитает итоговый pH буфера, отношение «основание/кислота» и соответствующее значение pOH. Когда концентрации основания и кислоты равны, отношение равно 1, \(\log_{10}(1) = 0\), и pH совпадает с pKa — это точка максимальной буферной ёмкости.
Разбор формулы
$$\text{pH} = \text{p}K_a + \log_{10}\!\left(\frac{[\text{A}^-]}{[\text{HA}]}\right)$$ Логарифмическое слагаемое повышает pH, когда сопряжённого основания больше, чем кислоты, и понижает его, когда кислоты больше, чем основания. Поскольку зависимость логарифмическая, десятикратное изменение отношения сдвигает pH ровно на одну единицу.
Пример расчёта
В ацетатном буфере используется уксусная кислота с pKa = 4,76. Допустим, [A⁻] = 0,2 М, а [HA] = 0,1 М. Тогда отношение равно \(0{,}2/0{,}1 = 2\), а \(\log_{10}(2) \approx 0{,}301\). Получаем $$\text{pH} = 4{,}76 + 0{,}301 = 5{,}061$$ Значение pOH составит \(14 - 5{,}061 = 8{,}939\).
Частые вопросы
В каких единицах задавать концентрации? Подойдут любые единицы — важно лишь их отношение. По традиции используют молярность (М).
Почему при равных концентрациях pH равен pKa? Логарифм единицы равен нулю, поэтому второе слагаемое обнуляется и остаётся \(\text{pH} = \text{p}K_a\).
Есть ли ограничения? Уравнение предполагает идеальное поведение, разбавленные растворы и то, что компоненты буфера не меняют существенно концентрации друг друга за счёт диссоциации.
