Henderson-Hasselbalch 방정식

핵심 개념

이 튜토리얼에서는 Henderson-Hasselbalch 방정식이 무엇인지, 방정식을 사용하여 버퍼의 pH를 결정하는 방법, 방정식을 도출하는 방법 및 일부 예제 문제를 해결하는 방법

를 배웁니다.

Henderson-Hasselbalch 방정식은 완충 시스템의 pH를 결정하는 데 사용됩니다.

k _a 산성 해리가 일정하고, pka는 k _a의 음의 로그입니다. . [Conjugate Base]는 일반적으로 [a-]로 작성됩니다. [약산]은 [ha]로 보일 수 있습니다. 이 값은 평형 농도를 나타냅니다.

동일한 농도의 산 및 컨쥬 게이트 염기를 갖는 경우 pH는 pk _a와 동일합니다. 로그 (1) =0.

이기 때문에

[ha] =[a]라면

Henderson-Hasselbalch 방정식은 k _a에서 파생 될 수 있습니다 약산의. 여기서 우리는 우리가 약산, HA 및 그 접합체 기저 A가 있다고 가정 할 것이다.

따라서, 산 해리 상수는

로 정의된다

로 재 배열 될 수 있습니다

그런 다음 양쪽의 로그를 가져 가십시오

다음 단계에서 ph.

를 대체 할 수 있도록 -1을 곱하십시오.

pH =-log [h ₃의 정의에 기초합니다 O] 우리는 방정식으로 대체 할 수 있습니다

그런 다음 로그 규칙을 사용하여 오른쪽을 단순화합니다

pk _a을 아는 것 =-log (k _a ), 우리는 그것을 이전 방정식으로 대체하여 Henderson-Hasselbalch 방정식에 도달 할 수 있습니다

우리가 암모늄의 완충액을 만들고 있다고 가정 해 ) 및 암모니아 (nh ₃ ). 이 예에서 암모늄은 우리의 약산이며 암모니아는 컨쥬 게이트 염기입니다. 반응은 다음과 같습니다.

pk _a 인 경우 암모늄의 암모늄은 9.3이고 우리는 pH 10을 원합니다. 용액에 암모니아의 암모니아의 어떤 비율이 추가되어야합니까?

문제는 비율을 요구하므로 우리는 가치를 찾고 있습니다. , 또는 . 문제를 해결하려면 알려진 값을 연결하여 시작하십시오 - pH 및 pk _a. .

각면에서 9.3을 빼서 단순화

우리가 찾고있는 비율은 로그 용어 내에 있습니다. 로그를 제거하기 위해 로그 규칙을 사용하여 단순화 할 수 있습니다.

따라서, 비율은 pH가 10 인 완충 용액을 얻기 위해 암모늄으로서 암모니아의 양의 약 5 배이다.

Henderson-Hasselbalch 방정식을 사용하여 0.15 m CH ₃로 구성된 완충액의 pH를 결정하십시오. COO 및 0.20 M ch ₃ 쿠. 아세트산의 PKA (CH <서브> 3 COOH)는 4.75입니다.

이 예제 문제를 해결하기 위해, 우리는 약산 및 컨쥬 게이트베이스의 완충액을보고 있기 때문에 Henderson-Hasselbalch 방정식으로 시작하고 싶습니다.

그런 다음 알려진 값을 방정식

에 연결하십시오

그런 다음 단순화하고 해결하십시오

아세트산의 완충액 용액은 pH 4.63입니다.

Henderson-Hasselbalch를 사용하여 버퍼 용액을 만들 때 [a]/[ha]의 비율은 1에 가깝습니다. 이것은 가장 안정적인 솔루션을 만듭니다. 비율이 하나에서 멀리 떨어지면 작은 교란이 pH를 극적으로 변화함에 따라 용액을 완충 할 수있는 용량이 감소합니다.
이 pH 방정식은 물의 자기 해제를 설명하지 않습니다. 매우 낮은 농도의 완충액에서 물은 pH에 기여할 수 있습니다.
산이 하나 이상의 하이드로 늄 이온 (h) 이상을 쉽게 분리 할 수 있다면 방정식은이를 설명하지 않으며 잘 작동하지 않을 수 있습니다.
실제로 특정 pH 완충제를 만들 때 pk _a를 갖는 것이 중요합니다. 버퍼링 기능의 가장 큰 범위를 갖기 위해 대상 pH에 가깝게하십시오.

방정식은 로렌스 조셉 헨더슨과 칼 앨버트 하셀 찰프의 이름을 따서 명명되었습니다. Henderson은 1908 년에 원래 방정식을 만들었습니다. 그런 다음 1917 년 Hasselbalch는 공식을 로그 용어와 오늘날 가장 많이 볼 수있는 방식에 공식을 두었습니다.
Henderson-Hasselbalch 방정식은 중요한 생물학적 관련성을 가지고 있습니다. 많은 생물학적 샘플은 특정 pH로 유지되어야합니다. 따라서 샘플을 준비 할 때 Henderson-Hasselbalch 방정식은 단백질 및 기타 pH 민감성 분자가 구조를 유지하는 데 도움이되는 완충제를 준비하는 데 사용됩니다.
방정식은 버퍼 시스템의 POH에 대해서도 기록 할 수 있습니다.

[컨쥬 게이트 산]은 또한 [HB]라고도합니다. [약한베이스]는 [B]라고도합니다. 방정식의 POH 버전에 대한 파생을 통해 이해를 확인하십시오.