Bu hesaplayıcı ne işe yarar?
Bir tampon çözelti, denge halindeki zayıf bir asit (HA) ve onun konjuge bazını (A⁻) içerdiği için pH değişimlerine direnir. Bu araç, belirlediğiniz toplam derişim ve hacimde istediğiniz pH'a ulaşmak için her bir türden tam olarak ne kadar kullanmanız gerektiğini söyler. İlgili pKa değerini bildiğiniz sürece asetat, fosfat, Tris, karbonat, sitrat ve daha pek çok konjuge asit–baz çifti için çalışır.
Formül nasıl çalışır?
Henderson-Hasselbalch denklemi \( \text{pH} = \text{pKa} + \log_{10}([A^-]/[HA]) \) şeklindedir. Oranı çekmek için düzenlediğimizde \( r = [A^-]/[HA] = 10^{\text{pH} - \text{pKa}} \) elde edilir. \(r\) değerini bulduktan sonra toplam tampon derişimi \(C\) öyle paylaştırılır ki konjuge baz oranı \( r/(1+r) \), asit oranı ise \( 1/(1+r) \) olur. Her bir derişimi hedef hacim \(V\) ile çarptığınızda tartmanız ya da pipetlemeniz gereken mol sayısına ulaşırsınız.
$$\begin{gathered} n_{A^-} = C_{\text{total}} \cdot V \cdot \frac{R}{1+R}, \qquad n_{HA} = C_{\text{total}} \cdot V \cdot \frac{1}{1+R} \\[1.5em] \text{where}\quad \left\{ \begin{aligned} R &= 10^{\,\text{pH} - \text{pKa}} \\ C_{\text{total}} &= \text{Total Conc (mol/L)} \\ V &= \text{Volume (L)} \end{aligned} \right. \end{gathered}$$
Nasıl kullanılır?
Hedef pH değerinizi, zayıf asidin pKa'sını, istediğiniz toplam tampon molaritesini ve hazırlamayı planladığınız hacmi girin. Hesaplayıcı size [A⁻]/[HA] oranını, her bir bileşenin derişimini, gereken mol miktarını ve her türün tampon içindeki yüzdesini verir. İyi bir tamponlama kapasitesi için hedefinizin yaklaşık ±1 pH birimi içinde kalan bir pKa seçin.
Örnek çözüm
Diyelim ki pKa değeri 7,21 olan, pH 7,4'te 0,1 M'lik 1 L fosfat tamponu hazırlamak istiyorsunuz. Oran:
$$r = 10^{7,4 - 7,21} = 10^{0,19} \approx 1,549$$olur. Baz oranı \( 1,549/2,549 \approx 0,6077 \) olduğundan \( [A^-] \approx 0,0608 \ \text{M} \) (0,0608 mol) ve \( [HA] \approx 0,0392 \ \text{M} \) (0,0392 mol) olur. Bu miktarları birlikte çözündürün ve hacmi 1 L'ye tamamlayın.
Sıkça sorulan sorular
Çok protonlu bir asit için hangi pKa'yı kullanmalıyım? Hedef pH'ınıza en yakın pKa değerini kullanın. pH 7 civarındaki fosfat için \( \text{pKa}_2 \approx 7,21 \) kullanılır.
İyonik şiddeti hesaba katıyor mu? Hayır — ideal Henderson-Hasselbalch davranışını esas alır. Hassas çalışmalar için kalibre edilmiş bir pH metreyle doğrulayın ve gerekirse ayarlayın.
Mol yerine gram kullanabilir miyim? Çıkan mol değerini her bir tuzun molar kütlesiyle çarparak tartmanız gereken gram miktarını bulabilirsiniz.
