Калькулятор Хендерсона-Хассельбаха
Рассчитайте pH буферного раствора на основе pKa и соотношения сопряженного основания и слабой кислоты с помощью уравнения Хендерсона-Хассельбаха. Этот калькулятор работает в трех режимах: определение pH буфера, поиск точного соотношения основания и кислоты (и концентраций для рецепта) для достижения целевого pH, или обратный расчет pKa по измеренному значению pH. Оцените ваш буфер на интерактивной шкале pH от 0 до 14 с отображением эффективной буферной зоны, баланса основания и кислоты, индикатора буферной емкости, популярных пресетов и подробного пошагового решения.
Ваш блокировщик рекламы мешает нам показывать объявления
MiniWebtool остается бесплатным благодаря рекламе. Если этот инструмент помог вам, поддержите нас: перейдите на тариф без рекламы и с большим числом ежедневных запусков или разрешите MiniWebtool.com и обновите страницу.
- Разрешите рекламу для MiniWebtool.com и обновите страницу
- Или перейдите на тариф без рекламы и с более высокими дневными лимитами
О Калькулятор Хендерсона-Хассельбаха
Калькулятор Хендерсона-Хассельбаха позволяет рассчитать pH буферного раствора на основе значения pKa слабой кислоты и отношения концентраций сопряженного основания [A⁻] и слабой кислоты [HA]. В отличие от инструментов одностороннего расчета, этот калькулятор работает в трех направлениях: находит pH буфера, определяет точное отношение основания к кислоте (а также дает рецепт смешивания) для достижения целевого pH или рассчитывает значение pKa по измеренному уровню pH. Инструмент также отображает положение вашего буфера на интерактивной шкале pH от 0 до 14 с выделением диапазона его эффективного действия, позволяя с одного взгляда оценить, будет ли буфер эффективно работать при выбранном уровне pH.
Уравнение Хендерсона-Хассельбаха
Данное уравнение связывает pH буфера с pKa его слабой кислоты и отношением концентраций двух форм буферной системы. Оно выводится из уравнения равновесия диссоциации слабой кислоты: HA ⇌ H⁺ + A⁻.
Где [A⁻] — концентрация сопряженного основания, [HA] — концентрация слабой кислоты, а pKa = −log₁₀(Ka). Поскольку в уравнении используется отношение величин, вы можете вводить концентрации в молярности, молях или миллимолях для обоих компонентов — единицы измерения сокращаются.
Расчет в трех направлениях
| Режим | Известно | Результат | Преобразованная формула |
|---|---|---|---|
| Найти pH | pKa, [A⁻], [HA] | pH буфера | pH = pKa + log₁₀([A⁻]/[HA]) |
| Найти отношение | pKa, целевой pH | Отношение [A⁻]/[HA] + рецепт | отношение = 10^(pH − pKa) |
| Найти pKa | pH, [A⁻], [HA] | pKa и Ka | pKa = pH − log₁₀([A⁻]/[HA]) |
Эффективное буферное окно (pKa ± 1)
Буфер лучше всего противостоит изменению уровня pH, когда в растворе присутствует достаточное количество как кислоты, так и ее сопряженного основания. Это условие выполняется в пределах примерно одной единицы pH от значения pKa. Внутри этого окна отношение основания к кислоте находится в диапазоне от 1:10 до 10:1, благодаря чему буфер способен нейтрализовать добавляемую кислоту или основание до того, как pH начнет резко сдвигаться. Строго при pH = pKa это отношение составляет 1:1, и буферная емкость достигает своего абсолютного максимума. За пределами диапазона pKa ± 2 один из компонентов практически полностью исчезает, и буфер теряет свои свойства — именно это наглядно демонстрирует выделенная полоса на шкале pH.
Практический пример
Предположим, вы готовите ацетатный буфер с pKa 4.76, используя 0.10 M ацетата натрия (сопряженное основание, A⁻) и 0.10 M уксусной кислоты (HA):
- Отношение = [A⁻]/[HA] = 0.10 / 0.10 = 1.0
- log₁₀(1.0) = 0
- pH = 4.76 + 0 = 4.76 — значение pH равно значению pKa, что соответствует максимально емкому буферу.
Если для этого же буфера вам необходимо получить pH 5.0, расчет отношения будет следующим: 10^(5.0 − 4.76) = 10^0.24 ≈ 1.74. Таким образом, вам потребуется взять примерно 1.74 части ацетата на 1 часть уксусной кислоты.
Популярные буферные системы и их pKa
| Буферная система | pKa (25 °C) | Рабочий диапазон pH |
|---|---|---|
| Уксусная кислота / ацетат | 4.76 | 3.8 – 5.8 |
| Лимонная кислота / цитрат (pKa2) | 4.76 | 3.8 – 5.8 |
| Угольная кислота / бикарбонат | 6.35 | 5.4 – 7.4 |
| MES | 6.10 | 5.1 – 7.1 |
| Фосфатный (H₂PO₄⁻ / HPO₄²⁻) | 7.21 | 6.2 – 8.2 |
| HEPES | 7.48 | 6.5 – 8.5 |
| TRIS | 8.06 | 7.1 – 9.1 |
| Аммоний / аммиак | 9.25 | 8.3 – 10.3 |
| Бикарбонат / карбонат | 10.33 | 9.3 – 11.3 |
Что влияет на pH буфера?
Двукратное увеличение количества основания по отношению к кислоте повышает pH на log₁₀(2) ≈ 0.30 единицы. Соотношение компонентов — это единственный значимый параметр концентрации.
Подбирайте буфер, значение pKa которого находится в пределах одной единицы от вашего целевого pH, чтобы система обладала реальной буферной емкостью.
Значение pKa изменяется при колебаниях температуры — особенно у TRIS. Калибруйте или готовьте буфер при той температуре, при которой он будет использоваться.
Изменение концентрации компонентов при неизменном соотношении не меняет pH раствора, однако более высокая общая концентрация увеличивает способность буфера сопротивляться изменениям среды.
Сторонние соли меняют активность ионов, поэтому реальный уровень pH может незначительно отличаться от идеального прогноза по формуле Хендерсона-Хассельбаха.
Уравнение корректно работает при условии, что концентрация буфера намного превышает [H⁺]. Очень разбавленные растворы отклоняются от стандартной формулы.
Как использовать этот калькулятор
- Выберите, что нужно найти: «Найти pH», «Найти отношение для целевого pH» или «Найти pKa».
- Выберите буфер или введите pKa: Укажите готовый пресет (например, ацетатный или фосфатный) для автоматического заполнения pKa, либо введите собственное значение.
- Введите концентрации или целевое значение: Укажите значения [A⁻] и [HA] или целевой pH в зависимости от режима. В режиме поиска отношения можно указать общую концентрацию для получения точного рецепта смешивания.
- Нажмите кнопку «Рассчитать»: Ознакомьтесь с результатом, положением буфера на шкале pH, балансом основания и кислоты, индикатором емкости и подробным пошаговым разбором расчетов.
Часто задаваемые вопросы
Что такое уравнение Хендерсона-Хассельбаха?
Уравнение Хендерсона-Хассельбаха связывает pH буфера с pKa слабой кислоты и отношением концентраций сопряженного основания и слабой кислоты: pH = pKa + log₁₀([A⁻]/[HA]). Оно позволяет рассчитать pH буфера или выполнить обратный расчет для поиска отношения либо pKa.
Как рассчитать pH буфера по pKa и отношению кислоты и основания?
Возьмите десятичный логарифм концентрации сопряженного основания, деленной на концентрацию слабой кислоты, а затем прибавьте полученное число к pKa. Например, при pKa 4.76 и отношении 1:1, log₁₀(1) = 0, поэтому pH будет равен pKa, то есть 4.76.
Какое отношение основания к кислоте нужно для целевого pH?
Преобразуйте уравнение к виду: отношение = 10^(pH − pKa). Отношение основания к кислоте равно 10, возведенной в степень, равную разности между вашим целевым pH и pKa. Если целевой pH выше pKa, вам нужно больше сопряженного основания; если ниже — больше слабой кислоты.
Что такое эффективный буферный диапазон?
Буфер лучше всего работает в пределах примерно одной единицы pH от его значения pKa (pKa ± 1), где отношение основания к кислоте остается в пределах от 1:10 до 10:1. Буферная емкость максимальна строго при pH = pKa, когда отношение составляет 1:1.
Когда уравнение Хендерсона-Хассельбаха перестает работать?
Оно предполагает, что концентрации компонентов буфера значительно превышают концентрацию ионов водорода, и оперирует концентрациями вместо активностей. Формула становится неточной для очень разбавленных буферов, очень сильных кислот или оснований, а также при значениях pH, далеких от pKa, где одна из форм практически исчезает.
Можно ли использовать моли или граммы вместо молярности?
Да. Поскольку в уравнении используется отношение основания к кислоте, единицы измерения сокращаются, если оба компонента выражены в одинаковых величинах. Вы можете использовать молярность, моли или миллимоли для [A⁻] и [HA] и получите одинаковый pH, поскольку они находятся в общем объеме растворителя.
Дополнительные ресурсы
Ссылайтесь на этот контент, страницу или инструмент так:
"Калькулятор Хендерсона-Хассельбаха" на сайте https://ru.miniWebtool.com/калькулятор-хендерсона-хассельбаха/ от MiniWebtool, https://MiniWebtool.com/
от команды miniwebtool. Обновлено: 29 июня 2026 г.
Химические калькуляторы:
- Калиброванный калькулятор кальция
- Калибровочный калькулятор натрия
- Калькулятор молярной массы
- Калькулятор молярности
- pH-калькулятор
- Калькулятор разбавления Новый
- Балансировка химических уравнений Новый
- Калькулятор стехиометрии Новый
- Калькулятор Процентного Выхода Новый
- Калькулятор эмпирической формулы Новый
- Конвертер Моль/Грамм/Частицы Новый
- Калькулятор титрования Новый
- Интерактивная таблица Менделеева Новый
- Калькулятор электронной конфигурации Новый
- Калькулятор лимитирующего реагента Новый
- Калькулятор теоретического выхода Новый
- Калькулятор Хендерсона-Хассельбаха Новый
- Конвертер pKa в Ka Новый
- Калькулятор моляльности Новый
- Калькулятор нормальности Новый
- Калькулятор процентного состава Новый
- Калькулятор понижения температуры замерзания Новый
- Калькулятор повышения температуры кипения Новый
- Калькулятор осмотического давления Новый
- Калькулятор уравнения Нернста Новый
- Калькулятор закона Бугера — Ламберта — Бера Новый