酸碱平衡与滴定
亨德森-哈塞尔巴尔赫方程
/ HEN-der-sun HAS-ul-bahlk ee-KWAY-zhun /
假设你想要一份处于某个特定 pH 的溶液,而架子上正好有一种弱酸和它的盐。与其反复猜测、反复测量,你更希望有一个配方告诉你各取多少来混合。亨德森-哈塞尔巴尔赫方程就是那个配方,写成短短的一行。
它指出:缓冲液的 pH 等于弱酸的 pKa 加上「共轭碱浓度与弱酸浓度之比」以 10 为底的对数。用大白话说:从酸的 pKa 出发,再根据是碱形还是酸形占主导,往上或往下挪一挪。当两种形式的量相等时,对数为零,pH 就直接等于 pKa。
这个方程之所以重要,是因为它把配缓冲液变成了算术,并一眼说明了为什么缓冲液在其 pKa 附近工作得最好——在那里比值的微小变化几乎不会移动 pH。一个诚实的提醒是:它是一个近似式:它用浓度代替活度,并假定你混入的酸和碱的量基本不因解离而改变,所以在浓度很低、pH 极端或溶液含盐时它会偏离。
要配一份 pH 4.76 的缓冲液,你把等摩尔的醋酸(pKa 4.76)和醋酸钠混合;1 的对数为零,所以方程预测 pH 等于 pKa,而 pH 计也证实了这一点。
酸形与碱形等量时,pH 恰好等于 pKa。
方程里的比值是碱比酸,而不是酸比碱。把它颠倒过来会让修正项反号,把预测的 pH 推向错误的方向,这是考试时的经典错误。
另见