Công cụ này làm gì
Dung dịch đệm có khả năng chống lại sự thay đổi pH vì nó chứa một acid yếu (HA) và base liên hợp của nó (A⁻) ở trạng thái cân bằng. Công cụ này cho bạn biết chính xác cần kết hợp bao nhiêu mỗi cấu tử để đạt được pH mong muốn ở một nồng độ tổng và thể tích đã chọn. Nó áp dụng cho mọi cặp acid–base liên hợp — acetate, phosphate, Tris, carbonate, citrate và nhiều cặp khác — miễn là bạn biết giá trị pKa tương ứng.
Giải thích công thức
Phương trình Henderson-Hasselbalch được viết là \( \text{pH} = \text{pKa} + \log_{10}\left(\frac{[A^-]}{[HA]}\right) \). Biến đổi để tìm tỉ lệ ta được \( r = \frac{[A^-]}{[HA]} = 10^{\,\text{pH} - \text{pKa}} \). Khi đã biết \(r\), nồng độ đệm tổng \(C\) sẽ được chia sao cho phần base liên hợp chiếm tỉ lệ \( \frac{r}{1+r} \) và phần acid chiếm \( \frac{1}{1+r} \). Nhân mỗi nồng độ với thể tích mục tiêu \(V\) sẽ cho số mol bạn cần cân hoặc hút.
$$ \begin{gathered} n_{A^-} = C_{\text{total}} \cdot V \cdot \frac{R}{1+R}, \qquad n_{HA} = C_{\text{total}} \cdot V \cdot \frac{1}{1+R} \\[1.5em] \text{where}\quad \left\{ \begin{aligned} R &= 10^{\,\text{pH} - \text{pKa}} \\ C_{\text{total}} &= \text{Total Conc (mol/L)} \\ V &= \text{Volume (L)} \end{aligned} \right. \end{gathered} $$
Cách sử dụng
Nhập pH mục tiêu, giá trị pKa của acid yếu, nồng độ mol đệm tổng mà bạn muốn, và thể tích bạn dự định pha. Máy tính sẽ trả về tỉ lệ \( \frac{[A^-]}{[HA]} \), nồng độ của từng cấu tử, số mol cần thiết, và phần trăm mà mỗi cấu tử chiếm trong dung dịch đệm. Hãy chọn pKa nằm trong khoảng ±1 đơn vị pH so với pH mục tiêu để có khả năng đệm tốt.
Ví dụ minh họa
Giả sử bạn muốn pha 1 L dung dịch đệm phosphate 0,1 M ở pH 7,4 với pKa là 7,21. Tỉ lệ = \( 10^{7,4 - 7,21} = 10^{0,19} \approx 1,549 \). Phần base là \( \frac{1,549}{2,549} \approx 0,6077 \), do đó \( [A^-] \approx 0,0608 \ \text{M} \) (0,0608 mol) và \( [HA] \approx 0,0392 \ \text{M} \) (0,0392 mol). Hòa tan các lượng này lại với nhau rồi định mức lên đủ 1 L.
Câu hỏi thường gặp
Nên dùng pKa nào cho acid đa chức? Hãy dùng pKa gần nhất với pH mục tiêu. Với phosphate quanh pH 7, ta dùng pKa2 ≈ 7,21.
Công cụ này có tính đến lực ion không? Không — nó sử dụng phương trình Henderson-Hasselbalch lý tưởng. Với công việc đòi hỏi độ chính xác cao, hãy kiểm tra lại bằng máy đo pH đã hiệu chuẩn và điều chỉnh.
Tôi có thể dùng gam thay vì mol không? Nhân kết quả số mol với khối lượng mol của từng muối để ra số gam cần cân.
