Die Bronsted-Lowry-Theorie definiert Säuren und Basen auf der Grundlage ihrer Fähigkeit, Wasserstoffprotonen zu spenden und anzunehmen. Die Henderson-Hasselbalch-Gleichung baut auf diesen Definitionen auf, um eine Formel zum Ermitteln des pH-Werts oder der Konzentrationen einer Pufferlösung zu erstellen. Genaue Pufferlösungen können bei der Titration oder für industrielle Zwecke wie die Herstellung von Shampoos verwendet werden.
Nach der Bronsted-Lowry-Theorie ist eine Säure ein Molekül, das ein Wasserstoffproton abgeben kann, während eine Base ein Molekül ist, das das Proton aufnehmen kann. Die Dissoziationsreaktion der Säure HA führt zu einem H + , das abgegeben wird, und einem A - . Dieses A - wird dann als konjugierte Base bezeichnet. Die Henderson-Hasselbalch-Gleichung wird unter Verwendung dieser Dissoziationsreaktion erstellt, die für die Säuredissoziationskonstante überarbeitet wurde.
Eine mit K a bezeichnete Säuredissoziationskonstante ist der Gleichgewichtspunkt für die Dissoziationsreaktion. Es wird in der Formel K a = ([A - ] [H + ]) / [HA] dargestellt, wobei A - , H + und HA die jeweiligen Konzentrationen in Mol pro Liter darstellen. Da die Henderson-Hasselbalch-Gleichung den pH-Wert ermittelt, muss die K a -Gleichung überarbeitet werden.
Die Umwandlung erfolgt um die Tatsache herum, dass pH = -log [H + ] ist, was bedeutet, dass dies in der umgewandelten Gleichung erscheinen sollte. Ein -log wird mit beiden Seiten der K a -Gleichung für -logK a = -log ([A - ] [H + ]) / [HA] multipliziert und dann durch logarithmische Verteilung in -logK = -log [H + ] umgewandelt. + (-log ([A - ] / [HA])). Unter Verwendung der Definition von pH und der Tatsache, dass pK a = -logK ist, kann pK a = pH - log ([A - ] / [HA]) geschrieben werden. Bezogen auf den pH-Wert ergibt sich daraus pH = pK + log ([A - ] / [HA]).
Die Henderson-Hasselbalch-Gleichung kann verwendet werden, indem die bekannte Konzentration der konjugierten Base in für A - und die bekannte schwache Säurekonzentration in für HA eingesetzt werden. Eine beispielhafte Pufferlösung könnte 0,10 Mol Essigsäure (HC & sub2; H & sub3; O & sub2;) und 0,45 Mol Acetation (C & sub2; H & sub3; O & sub2;) mit einem pK-Wert von 1,7 · 10 & supmin ; & sup5; enthalten . Die resultierende Gleichung: pH = -log (1,7 · 10 & supmin; & sup5;) + log (0,45 / 0,10) = 5,4.
Durch Lösen der Henderson-Hasselbalch-Gleichung anstelle der Säure- oder Basenkonzentration kann festgelegt werden, wie viel bei der Erstellung einer Pufferlösung verwendet werden muss. Puffer werden in Titrationen zur Bestimmung des pH-Werts anderer Säure-Base-Paare verwendet. Sie werden auch überall dort industriell eingesetzt, wo der pH-Wert gut verwaltet werden muss. Das Shampoo wird nicht zu ätzend und das Bier nicht durch Zugabe von gut kalkulierten Puffern verderben.
