La teoría de Bronsted-Lowry define ácidos y bases en función de su capacidad para donar y aceptar protones de hidrógeno. La ecuación de Henderson-Hasselbalch se basa en esas definiciones para crear una fórmula para encontrar el pH o las concentraciones de una solución tampón. Las soluciones tampón precisas se pueden utilizar en la valoración o para usos industriales, como la fabricación de champús.
Según la teoría de Bronsted-Lowry, un ácido es cualquier molécula capaz de donar un protón de hidrógeno, mientras que una base es una molécula capaz de aceptar el protón. La reacción de disociación del ácido, HA, da como resultado un H + que se dona y un A - . Esta A - se llama entonces la base conjugada. La ecuación de Henderson-Hasselbalch se construye utilizando esta reacción de disociación modificada para la constante de disociación ácida.
Una constante de disociación ácida, denominada K a , es el punto de equilibrio para la reacción de disociación. Está representado en la fórmula K a = ([A - ] [H + ]) / [HA], donde A - , H + y HA representan las concentraciones respectivas en moles por litro. Dado que la ecuación de Henderson-Hasselbalch resuelve el pH, la ecuación K a necesita ser modificada.
La conversión opera alrededor del hecho de que pH = -log [H + ], lo que significa que esto debería aparecer en la ecuación convertida. A -log se multiplica a ambos lados de la ecuación de K a para -logK a = -log ([A - ] [H + ]) / [HA] y luego la distribución logarítmica convierte esto en -logK = -log [H + ] + (-log ([A - ] / [HA])). Usando la definición de pH y el hecho de que pK a = -logK, se puede escribir pK a = pH - log ([A - ] / [HA]). En términos de pH, eso se convierte en pH = pK + log ([A - ] / [HA]).
La ecuación de Henderson-Hasselbalch se puede usar colocando la concentración conocida de la base conjugada en A - y la concentración de ácido débil conocida en HA. Un ejemplo de solución tampón podría incluir 0,10 moles de ácido acético (HC 2 H 3 O 2 ) y 0,45 moles de ión acetato (C 2 H 3 O 2 ) con un valor de pK de 1,7 x 10-5 . La ecuación resultante: pH = -log (1.7 x 10-5 ) + log (0.45 / 0.10) = 5.4.
En cambio, resolver la ecuación de Henderson-Hasselbalch para la concentración del ácido o la base puede determinar cuánto usar al crear una solución tampón. Los tampones se usan en valoraciones para determinar el nivel de pH de otros pares de ácido-base. También tienen usos industriales donde el pH necesita ser bien administrado. Se evita que el champú se vuelva demasiado cáustico y que la cerveza se eche a perder debido a la adición de tampones bien calculados.
