反応における化学平衡の研究には、反応物と生成物の両方の濃度が必要です。ただし、pH値は、特定の溶液がどの程度酸性または塩基性であるかを示す尺度です。 Henderson と Hasselbalch は、1916 年に、緩衝液の pH 値を計算するために、弱酸とその共役塩基、酸解離定数 pka の濃度の値を含む組み合わせ式を提唱しました。この方程式の導出は、化学平衡がどのように機能するかを理解するために不可欠であり、したがって、簡単な手順で理解できます。この方程式にはいくつかの欠点があるため、Henderson-Hasselbalch 方程式の制限についても記事で説明しています。
ヘンダーソン ハッセルバルヒの式
Henderson-Hasselbalch 式は、解離定数 pka、共役酸と弱酸の濃度を次のように表すことができます:-
pH=pka + log10[共役塩基][弱酸]
Henderson-Hasselbalch 式は、共役塩基濃度と弱酸濃度の値があれば、任意の緩衝液の pH を計算するのに役立ちます。これらの値を式に入れることで、目的の結果を計算できます。この式は完全なものですが、Henderson-Hasselbalch 式は pH を計算するための近似式であるため、特定の欠点があります。ただし、Henderson-Hasselbalch 式の制限については、以降のセクションで説明します。
ヘンダーソン ハッセルバルヒ方程式の歴史
この方程式の歴史的側面は、1908 年に化学者、生物学者、生理学者のローレンス ジョセフ アンダーソンが、緩衝液 (重炭酸塩) 中の水素イオンの濃度を求める方程式を発表したときから来ています。>
[H+] [HCO3-] =K [CO2] [H2O]
この方程式は、1908 年にヘンダーソン方程式と呼ばれました。さらに、1909 年には、S.P.L. ソレンソンという名前のデンマークの化学者が pH の概念を導入しました。 1916 年、Karl Albert Hasselbalch は、共役塩基、弱酸、および pH の濃度を使用して、3 つの側面を対数で組み合わせ、最終的に、緩衝液の Henderson-Hasselbalch 式として有名な式を導き出しました。
ヘンダーソン・ハッセルバルヒ方程式の導出
Henderson hasselbalch 方程式の制限 jee ノートに関しては、導出が不可欠です。 Henderson-Hasselbalch 式を導き出すには、緩衝液が酸の水溶液と酸の共役塩基塩で構成されるという予備的な情報が必要です。 Henderson-Hasselbalch 式は、そのような溶液の濃度と解離定数 Ka をその pH とともにうまく組み込んでいます。
導出は次のとおりです。次の反応を考慮してください。
HA ⇌ H+ + A-
HAは弱酸です。ここで、Ka (酸解離定数) は、反応物と生成物の濃度で次のように表すことができます:-
Ka =[H+] [A-][HA]
上記の式の左辺と右辺の両方で 10 を底とする対数を負にすると、次のように記述できます。
-log10 Ka =-log10 [H+] [A-][HA]
対数の数学的恒等式を使用すると、上記の方程式を次のように簡略化できます。
-log10 Ka =– log10 H+- log10 [A-][HA]
上記の方程式を pH に関して次のように書き換えます。
pka =pH – log10 [A-][HA]
上記の式の項を並べ替えて、最終的に有名なヘンダーソン・ハッセルバルヒ式を次のように書きます。
pH=pka + log10[共役塩基][弱酸]
Henderson-Hasselbalch 式は、酸反応や塩基反応など、多くの反応における平衡 pH の計算に役立ちます。
Henderson Hasselbalch 方程式の制限
<オール>結論
Henderson-Hasselbalch 式は、弱酸とその共役塩基の濃度が与えられると、緩衝液の pH 値を与えます。ただし、酸とその対応するイオンとの間の可逆反応を考慮することによって導き出すことができます。この方程式の限界もこの記事で取り上げられています。強酸と強塩基、および非常に希薄な溶液の正しい pH 値は考慮されていません。このレポートは、方程式、その導出、および Henderson Hasselbalch 方程式の制限に関する詳細な知識を提供します。
