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亨德森-哈塞尔巴尔赫方程
✍ dations ◷ 2024-12-22 15:27:06 #亨德森-哈塞尔巴尔赫方程
亨德森-哈塞尔巴尔赫方程(Henderson-Hasselbalch equation)是化学中关于酸碱平衡的一个方程。该方程使用pKa(即酸解离常数)描述pH值的变化。它可以用来估算缓冲体系的pH。方程的创始人是美国化学家劳伦斯·约瑟夫·亨德森(英语:Lawrence Joseph Henderson)和丹麦科学家卡尔·阿尔伯特·哈塞尔巴尔赫(英语:Karl Albert Hasselbalch)。若有弱酸HA水解如下:则方程写作:又写作:其中A−是HA失去质子后的形式,即其共轭碱。中括号表示物质浓度。若有碱水解如下:B
+
H
+
⇌
B
H
+
{displaystyle mathrm {B} +mathrm {H} ^{+}rightleftharpoons mathrm {BH} ^{+}}则方程可根据写作:p
K
b
=
−
log
10
(
K
b
)
=
−
log
10
(
[
O
H
−
]
[
H
A
]
[
A
−
]
)
{displaystyle mathrm {p} K_{mathrm {b} }=-log _{10}(K_{mathrm {b} })=-log _{10}left({frac {}{}}right)}
,
K
b
{displaystyle K_{mathrm {b} }}
表示碱的水解常数。类比可得:p
O
H
=
p
K
b
+
log
10
(
[
B
H
+
]
[
B
]
)
{displaystyle mathrm {pOH} =mathrm {p} K_{mathrm {b} }+log _{10}left({frac {}{}}right)}
,
[
B
H
+
]
{displaystyle }
表示B的共轭酸。采用摄氏25度下的性质,可以推导出以下表示pH的公式:p
H
=
p
K
a
+
log
10
(
[
B
]
[
B
H
+
]
)
{displaystyle mathrm {pH} =mathrm {p} K_{mathrm {a} }+log _{10}left({frac {}{}}right)}1908年,劳伦斯·约瑟夫·亨德森在研究碳酸的缓冲能力时提出亨德森方程。1916年,卡尔·阿尔伯特·哈塞尔巴尔赫将其写为对数形式,并用于研究血液中碳酸引起的代谢性酸中毒。亨德森方程的形式为:一元弱酸HA解离常数为Ka,则有两侧取对数:再把关于H+和Ka的项转化为负对数,因为pH和pKa较常用:移项即得方程。由此可见,如果体系中只有这一种平衡,且计算时各种物质均取活度(有效浓度)的话,该方程是无条件成立的。然而实际体系中总有水的自偶电离,而且估算时常常会用浓度甚至分析浓度代替活度。故这种估算在溶液极稀、水的电离不能忽略的情况下(低于1mM)不成立,在离子强度过高的情况下不成立,在非HA-A−缓冲体系如强酸、强碱甚至过于偏离pKa的条件下也会有较大误差。在H-H方程成立的前提下,可以得出如下推论:
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