Penjelasan Persamaan Henderson-Haselbalch, Contoh, Latihan

Itu Persamaan Henderson-Haselbalch Ini adalah ekspresi matematika yang memungkinkan perhitungan pH penyerap kejut atau solusi redaman. Ini didasarkan pada pKa asam dan hubungan antara konjugat atau konsentrasi garam dan asam, hadir dalam larutan redaman.

Persamaan ini awalnya dikembangkan oleh Lawrence Joseph Henderson (1878-1942) pada tahun 1907. Ahli Kimia ini menetapkan komponen persamaannya berdasarkan asam karbonat sebagai larutan buffer atau buffer.

Persamaan Henderson-Haselbalch. Sumber: Gabriel Bolívar.

Selanjutnya, Karl Albert Hasselbalch (1874-1962) memperkenalkan pada tahun 1917 penggunaan logaritma untuk melengkapi persamaan Henderson. Ahli kimia Denmark mempelajari reaksi darah dengan oksigen dan efeknya pada pH -nya.

Larutan buffer mampu meminimalkan perubahan pH yang menderita larutan dengan menambahkan asam atau volume basa yang kuat. Itu dibentuk oleh asam lemah dan basa terkonjugasi yang kuat yang dengan cepat dipisahkan.

[TOC]

Penjelasan

Pengembangan Matematika

Asam lemah dalam larutan berair memisahkan menurut undang -undang tindakan massal, menurut skema berikut:

Ha +h₂Atau ⇌ h⁺    +     KE^-

Ha adalah asam lemah dan^- Basis terkonjugasi Anda.

Reaksi ini dapat dibalik dan memiliki konstanta keseimbangan (KA):

Ka = [h⁺] ·[KE^-] / [Ha]

Mengambil logaritma:

log ka = log [h⁺] +Log [a^-] -log [ha]

Jika setiap istilah persamaan dikalikan dengan (-1), itu dinyatakan dengan cara berikut:

- log ka = - log [h⁺] -log [a] +log [ha]

The - log ka didefinisikan sebagai pKa dan - log [h⁺] didefinisikan sebagai pH. Setelah membuat substitusi karena ekspresi matematika dikurangi menjadi:

pKa = pH -log [a^-] +Log [ha]

Membersihkan pH dan ketentuan berkumpul kembali, persamaan dinyatakan dengan cara berikut:

Dapat melayani Anda: tautan kovalen tiga kali lipat

pH = pKa +log [a^-] / [Ha]

Ini adalah persamaan Henderson-Haselbalch untuk penyerap guncangan yang dibentuk oleh asam lemah.

Persamaan untuk basis yang lemah

Demikian pula, basis yang lemah dapat membentuk solusi buffer dan persamaan Henderson-Haselbalch untuk itu adalah sebagai berikut:

POH = pkb +log [hb] / [b^-]

Namun, sebagian besar solusi redaman berasal, termasuk yang memiliki kepentingan fisiologis, dari disosiasi asam lemah. Oleh karena itu, ekspresi yang paling banyak digunakan untuk persamaan Henderson-Haselbalch adalah:

pH = pKa +log [a^-] / [Ha]

Bagaimana solusi buffer bertindak?

Aksi penyerap goncangan

Persamaan Henderson-Haselbalch menunjukkan bahwa larutan ini dibentuk oleh asam lemah dan basa terkonjugasi yang kuat dinyatakan sebagai garam. Komposisi ini memungkinkan larutan redaman tetap dengan pH stabil meskipun asam atau basa kuat ditambahkan.

Dengan menambahkan asam yang kuat ke penyerap guncangan, ia bereaksi dengan basa terkonjugasi untuk membentuk garam dan air. Ini menetralkan asam dan memungkinkan variasi pH minimal.

Sekarang, jika basa yang kuat ditambahkan ke penyerap guncangan, ia bereaksi dengan asam lemah dan bentuk air dan garam, menetralkan aksi basa yang ditambahkan pada pH. Oleh karena itu, variasi pH minimal.

PH larutan buffer tergantung pada hubungan konsentrasi basa konjugat dan asam lemah, dan bukan pada nilai absolut dari konsentrasi komponen -komponen ini. Larutan redaman dengan air dapat diencerkan dan pH hampir tidak bervariasi.

Kapasitas penyerap goncangan

Kapasitas redaman juga tergantung pada PKA asam lemah, serta konsentrasi asam lemah dan basa konjugat. Semakin dekat ke pKa asam adalah pH larutan redaman, semakin besar kapasitas redamannya.

Dapat melayani Anda: prinsip le châtelier

Juga, semakin besar konsentrasi komponen larutan buffer, semakin besar kapasitas redamannya.

Contoh Persamaan Henderson

Buffer asetat

pH = pKa +log [cho₃Mendekut^-] / [Cho₃Cooh]

pKa = 4.75

Asam karbonat amortida

pH = pKa +log [hco₃^-] / [H₂BERSAMA₃]

PKA = 6.11

Namun, proses global yang mengarah pada pembentukan ion bikarbonat dalam organisme hidup adalah sebagai berikut:

BERSAMA₂   +    H₂Atau ⇌ hco₃^-   +    H⁺

Menjadi co₂ Gas, konsentrasi dalam larutan diekspresikan sesuai dengan tekanan parsial.

pH = pKa +log [hco₃^-] / α · pco₂

α = 0,03 (mmol/l)/mmHg

Pco₂ adalah tekanan parsial dari CO₂

Dan kemudian persamaannya akan sebagai:

pH = pKa +log [hco₃^-] / 0,03 · pco₂

Penyerap kejut laktat

pH = pKa +log [ion laktat] / [asam laktat]

PKA = 3.86

Penyerap kejut fosfat

pH = pKa +log [dibasic phosphate] / [monobasic phosphate]]

pH = pKa +log [hpo₄^2-] / [H₂PO₄^-]

pKa = 6.8

Oxihemoglobin

pH = pKa +log [hbo₂^-] / [Hhbo₂]

PKA = 6.62

Desoxyhemoglobin

pH = pKa +log [hb^-] / Hbh

PKA = 8.18

Latihan terpecahkan

Latihan 1

Penyerap kejut fosfat penting dalam regulasi pH tubuh, karena PKA (6.8) dekat dengan pH dalam tubuh (7,4). Apa nilai hubungan [na₂HPO₄^2-] / [Nah₂PO₄^-] dari persamaan Henderson-Haselbalch untuk nilai pH = 7.35 dan pKa = 6.8?

Reaksi Disosiasi Nah₂PO₄^- adalah:

Nah₂PO₄^-  (asam) ⇌ nahpo₄^2- (Dasar) +h⁺

pH = pKa +log [na₂HPO₄^2-] / [Nah₂PO₄^-]

Membersihkan hubungan [terkonjugasi / asam] untuk larutan redaman fosfat, kami memiliki:

7.35 - 6.8 = log [na₂HPO₄^2-] / [Nah₂PO₄^-]

0.535 = log [na₂HPO₄^2-] / [Nah₂PO₄^-]

10^0,535 = 10^{log [na2hpo4] / [nah2po4]}

Itu bisa melayani Anda: difenilamin

3.43 = [na₂HPO₄^2-] / [Nah₂PO₄^-]

Latihan 2

Larutan buffer asetat memiliki konsentrasi asam asetat 0,0135 M dan konsentrasi natrium asetat 0,0260 m. Hitung pH larutan penyerap kejut, mengetahui bahwa PKA untuk penyerap guncangan asetat adalah 4,75.

Keseimbangan disosiasi untuk asam asetat adalah:

Ch₃Cooh ⇌ ch₃Mendekut^-   +    H⁺

pH = pKa +log [cho₃Mendekut^-] / [Cho₃Cooh]

Mengganti nilai yang kami miliki:

[Ch₃Mendekut^-] / [Cho₃COOH] = 0,0260 m / 0,0135 m

[Ch₃Mendekut^-] / [Cho₃Cooh] = 1.884

Log 1.884 = 0,275

pH = 4.75 +0.275

pH = 5.025

Latihan 3

Penyerap kejut asetat mengandung 0,1 m asam asetat dan 0,1 M natrium asetat. Hitung pH larutan redaman setelah menambahkan 5 mL 0,05 m pada 10 mL asam klorida.

Langkah pertama adalah menghitung konsentrasi akhir HCl saat dicampur dengan solusi buffer:

Vi · ci = vf · cf

CF = VI · (CI / VF)

= 5 ml · (0,05 m / 15 ml)

= 0,017 m

Asam klorida bereaksi dengan natrium asetat untuk membentuk asam asetat. Oleh karena itu, konsentrasi natrium asetat berkurang 0,017 M dan konsentrasi asam asetat meningkat dengan jumlah yang sama:

pH = pKa +log (0,1 m - 0,017 m) /(0.1 m +0.017 m)

 pH = pKa +log 0,083 / 0,017

= 4.75 -0.149

= 4.601

Referensi

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kimia. (Edisi ke -8.). Pembelajaran Cengage.
2. Jimenez Vargas dan J. Mª macarulla. (1984). Fisika Fisiologis. Edisi ke -6. Inter -American Editorial.
3. Wikipedia. (2020). Persamaan Henderson-Hasselbalch. Diperoleh dari: di.Wikipedia.org
4. Gurinder Khaira & Alexander Kot. (5 Juni 2019). Perkiraan Henderson-Hasselbalch. Libretteks Kimia. Pulih dari: chem.Librettexts.org
5. Helmestine, Anne Marie, PH.D. (29 Januari 2020). Definisi Persamaan Henderson Hasselbalch. Pulih dari: thinkco.com
6. Para editor Eeritlopaedia Britannica. (6 Februari 2020). Lawrence Joseph Henderson. Encyclopædia Britannica. Dipulihkan dari: Britannica.com