酸、碱与离子平衡
亨德森-哈塞尔巴尔赫方程
/ HEN-der-sun HASS-el-balk /
如果你曾照着一份食谱、按「这种放这么多、那种放那么多」来配出想要的结果,那你已经领会了这个方程的精神。它就是缓冲液的配方卡:告诉它你有多少弱酸、多少共轭碱,它就告诉你会得到多少 pH。
亨德森-哈塞尔巴尔赫方程写作 pH = pKa + log([A-]/[HA])——pH 等于这种酸的 pKa 加上「共轭碱与酸之比」的对数。当二者数量相等时,对数项为零,pH 就恰好等于 pKa。把比例朝碱倾斜,pH 上升;朝酸倾斜,pH 下降。
它之所以重要,是因为它把缓冲液的设计变成了算术:挑一种 pKa 接近你目标 pH 的弱酸,再调整碱与酸之比来微调。诚实的提醒是:它是一个方便的近似——它用的是浓度而非真正的活度,而且对极稀的缓冲液或接近 pH 尺度两端时会失效。
要配出 pH 7.4、类似血液的缓冲液,化学家会挑一种 pKa 接近 7.2 的弱酸,并让共轭碱比酸略多一些,于是对数项把 pH 往上推了所需的那一小截。
pH = pKa + log(碱/酸):把一个比例换成 pH 的配方。
这个方程不过是酸解离平衡经过整理、写成对数形式的结果——它不是一条新定律。当碱与酸之比大约落在 1:10 到 10:1 之间时它最准确,而那正是缓冲液真正好用的范围。
又称
另见