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In der Chemie ist ein "Puffer" eine Lösung, die Sie zu einer anderen Lösung hinzufügen, um den pH-Wert, die relative Säure oder die Alkalinität auszugleichen. Sie stellen einen Puffer mit einer "schwachen" Säure oder Base und ihrer "konjugierten" Base oder Säure her. Um den pH-Wert eines Puffers zu bestimmen - oder aus dem pH-Wert die Konzentration einer seiner Komponenten zu extrapolieren - können Sie eine Reihe von Berechnungen auf der Grundlage der Henderson-Hasselbalch-Gleichung durchführen, die auch als "Puffergleichung" bezeichnet wird.
Verwenden Sie die Puffergleichung, um den pH-Wert einer sauren Pufferlösung bei bestimmten Säure-Base-Konzentrationen zu bestimmen. Die Henderson-Hasselbalch-Gleichung lautet wie folgt: pH = pKa + log (/), wobei "pKa" die Dissoziationskonstante ist, eine für jede Säure eindeutige Zahl, "" die Konzentration der konjugierten Base in Mol pro Liter (M) und "" steht für die Konzentration der Säure selbst. Betrachten Sie beispielsweise einen Puffer, der 2,3 M Kohlensäure (H2CO3) mit 0,78 M Hydrogencarbonat (HCO3-) kombiniert. Konsultieren Sie eine pKa-Tabelle, um festzustellen, ob Kohlensäure einen pKa von 6,37 hat. Wenn Sie diese Werte in die Gleichung einfügen, sehen Sie, dass pH = 6,37 + log (0,78 / 2,3) = 6,37 + log (0,339) = 6,37 + (-0,470) = 5,9.
Berechnen Sie den pH-Wert einer alkalischen (oder basischen) Pufferlösung. Sie können die Henderson-Hasselbalch-Gleichung für Basen umschreiben: pOH = pKb + log (/), wobei "pKb" die Basendissoziationskonstante ist, "" für die Konzentration einer Basenkonjugatsäure steht und "" die Konzentration der Base ist . Betrachten Sie einen Puffer, der 4,0 M Ammoniak (NH3) mit 1,3 M Ammoniumion (NH4 +) kombiniert. Suchen Sie in einer pKb-Tabelle nach Ammoniak pKb, 4,75. Bestimmen Sie unter Verwendung der Puffergleichung, dass pOH = 4,75 + log (1,3 / 4,0) = 4,75 + log (0,325) = 4,75 + (-,488) = 4,6. Denken Sie daran, dass pOH = 14 - pH, also pH = 14 - pOH = 14 - 4,6 = 9,4.
Bestimmen Sie die Konzentration einer schwachen Säure (oder ihrer Konjugatbase) anhand ihres pH-Werts, ihres pKa-Werts und der Konzentration der schwachen Säure (oder ihrer Konjugatbase). Denken Sie daran, dass Sie einen "Quotienten" von Logarithmen neu schreiben können - d. H. log (x / y) - als log x - log y, schreiben Sie die Henderson Hasselbalch-Gleichung um als pH = pKa + log - log. Wenn Sie einen Kohlensäurepuffer mit einem pH-Wert von 6,2 haben, von dem Sie wissen, dass er mit 1,37 M Hydrogencarbonat hergestellt wurde, berechnen Sie ihn wie folgt: 6,2 = 6,37 + log (1,37) - log = 6,37 + 0,137 - log. Mit anderen Worten log = 6,37 - 6,2 + .137 = .307. Berechnen Sie mit dem "inversen Log" (10 ^ x auf Ihrem Rechner) von .307.Die Konzentration an Kohlensäure beträgt somit 2,03 M.
Berechnen Sie die Konzentration einer schwachen Base (oder ihrer konjugierten Säure) anhand ihres pH-Werts, des pKb-Werts und der Konzentration der schwachen Säure (oder ihrer konjugierten Base). Bestimmen Sie die Ammoniakkonzentration in einem Ammoniakpuffer mit einem pH-Wert von 10,1 und einer Ammoniumionenkonzentration von 0,98 M. Beachten Sie dabei, dass die Henderson-Hasselbalch-Gleichung auch für Basen gilt - sofern Sie pOH anstelle von pH verwenden. Konvertieren Sie Ihren pH-Wert wie folgt in pOH: pOH = 14 - pH = 14 - 10,1 = 3,9. Fügen Sie dann Ihre Werte wie folgt in die Alkalipuffer-Gleichung "pOH = pKb + log - log" ein: 3.9 = 4.75 + log - log = 4.75 + (-0.009) - log. Da log = 4,75 - 3,9 - 0,009 = 0,841 ist, ist die Ammoniakkonzentration das inverse log (10 ^ x) oder 0,841 oder 6,93 M.