Περιορισμοί της εξίσωσης Henderson-Hasselbalch

Η μελέτη της χημικής ισορροπίας στις αντιδράσεις απαιτεί τις συγκεντρώσεις τόσο των αντιδρώντων όσο και των προϊόντων. Ωστόσο, η τιμή του pH είναι ένα μέτρο που απεικονίζει πόσο όξινο ή βασικό είναι το διάλυμα. Οι Henderson και Hasselbalch, το 1916, παρουσίασαν μια συνδυασμένη εξίσωση που περιέχει την τιμή των συγκεντρώσεων του ασθενούς οξέος και της συζυγούς βάσης τους, τη σταθερά διάστασης οξέος pka, για τον υπολογισμό της τιμής του pH των ρυθμιστικών διαλυμάτων. Η εξαγωγή αυτής της εξίσωσης είναι απαραίτητη για να κατανοήσουμε πώς λειτουργεί η χημική ισορροπία και, επομένως, μπορεί να γίνει κατανοητή με απλά βήματα. Η εξίσωση έχει μερικές ελλείψεις, και έτσι οι περιορισμοί της εξίσωσης Henderson-Hasselbalch περιγράφονται επίσης στο άρθρο.

Εξίσωση Henderson Hasselbalch

Η εξίσωση Henderson-Hasselbalch μπορεί να γραφτεί με βάση τη σταθερά διάστασης pka, τη συγκέντρωση του συζυγούς οξέος και του ασθενούς οξέος ως εξής:-

pH=pka + log10[συζευγμένη βάση][ασθενές οξύ]

Η εξίσωση Henderson-Hasselbalch βοηθά στον υπολογισμό του pH οποιουδήποτε ρυθμιστικού διαλύματος με την προϋπόθεση ότι έχουμε την τιμή της συγκέντρωσης της συζυγούς βάσης και της συγκέντρωσης ασθενούς οξέος. Βάζοντας αυτές τις τιμές στην εξίσωση, μπορεί κανείς να υπολογίσει τα επιθυμητά αποτελέσματα. Αν και αυτή η εξίσωση είναι εμπεριστατωμένη, υπάρχουν ορισμένες αδυναμίες της εξίσωσης Henderson-Hasselbalch, καθώς είναι μια κατά προσέγγιση εξίσωση για τον υπολογισμό του pH. Ωστόσο, οι περιορισμοί της εξίσωσης Henderson-Hasselbalch δίνονται στις επόμενες ενότητες.

Ιστορικό εξισώσεων Henderson Hasselbalch

Οι ιστορικές πτυχές αυτής της εξίσωσης προέρχονται από το 1908, όταν ένας χημικός, βιολόγος, φυσιολόγος Lawrence Joseph Anderson έδωσε μια εξίσωση για να ανακαλύψει τη συγκέντρωση ιόντων υδρογόνου σε ένα ρυθμιστικό διάλυμα (διττανθρακικό), το οποίο είχε τη μορφή:-

[H+] [HCO3-] =K [CO2] [H2O]

Αυτή η εξίσωση ονομάστηκε εξίσωση Henderson το 1908. Επιπλέον, το 1909, ένας Δανός χημικός ονόματι S.P.L Sorenson εισήγαγε την έννοια του pH. Με τη συγκέντρωση της συζυγούς βάσης, του ασθενούς οξέος και του pH, ο Karl Albert Hasselbalch, το 1916, συνδύασε τις τρεις όψεις σε λογαριθμικούς όρους και τελικά έβγαλε μια εξίσωση γνωστή σήμερα ως εξίσωση Henderson-Hasselbalch για ένα ρυθμιστικό διάλυμα.

Παραγωγή εξίσωσης Henderson Hasselbalch

Η εξαγωγή είναι απαραίτητη όσον αφορά τους περιορισμούς της εξίσωσης Henderson hasselbalch jee notes. Για να εξαχθεί η εξίσωση Henderson-Hasselbalch, πρέπει να έχουμε κάποιες προκαταρκτικές πληροφορίες ότι ένα ρυθμιστικό διάλυμα αποτελείται από ένα υδατικό διάλυμα ενός οξέος και ένα συζυγές άλας βάσης ενός οξέος. Η εξίσωση Henderson-Hasselbalch ενσωματώνει επιτυχώς τις συγκεντρώσεις τέτοιων διαλυμάτων μαζί με τη σταθερά διάστασης Ka με το pH τους.

Η παραγωγή είναι η εξής, εξετάστε την ακόλουθη αντίδραση,

HA ⇌ H+ + A-

Όπου το ΗΑ είναι ασθενές οξύ. Τώρα η Ka (σταθερά διάστασης οξέος) μπορεί να γραφτεί με όρους συγκεντρώσεων αντιδρώντων και προϊόντων ως :-

Ka =[H+] [A-][HA]

Τώρα παίρνοντας αρνητικό του λογάριθμου της βάσης δέκα και στις δύο πλευρές της παραπάνω εξίσωσης, τόσο στην αριστερή όσο και στην πλευρά του οδηγού, μπορούμε να γράψουμε,

-log10 Ka =-log10 [H+] [A-][HA]

Χρησιμοποιώντας τις μαθηματικές ταυτότητες του λογαριθμικού, μπορούμε να απλοποιήσουμε την παραπάνω εξίσωση ως,

-log10 Ka =– log10 H+- log10 [A-][HA]

Ξαναγράφοντας την παραπάνω εξίσωση ως προς το pH ως,

pka =pH – log10 [A-][HA]

αναδιατάσσοντας τους όρους στην παραπάνω εξίσωση, γράφουμε τελικά την περίφημη εξίσωση Henderson-Hasselbalch ως,

pH=pka + log10[συζευγμένη βάση][ασθενές οξύ]

Η εξίσωση Henderson-Hasselbalch βοηθά στον υπολογισμό του pH ισορροπίας σε πολλές αντιδράσεις, όπως οι αντιδράσεις οξέος και βάσης.