La théorie de Bronsted-Lowry définit les acides et les bases en fonction de leur capacité à donner et à accepter des protons d'hydrogène. L'équation de Henderson-Hasselbalch repose sur ces définitions pour créer une formule permettant de déterminer le pH ou les concentrations d'une solution tampon. Des solutions tampons précises peuvent être utilisées pour le titrage ou pour des utilisations industrielles telles que la fabrication de shampooing.
Selon la théorie de Bronsted-Lowry, un acide est une molécule capable de donner un proton d'hydrogène, tandis qu'une base est une molécule capable d'accepter le proton. La réaction de dissociation de l'acide, HA, donne un H + qui est donné et un A - . Ce A - s'appelle alors la base conjuguée. L'équation de Henderson-Hasselbalch est construite en utilisant cette réaction de dissociation telle que retravaillée pour la constante de dissociation acide.
Une constante de dissociation acide, notée K a , est le point d'équilibre pour la réaction de dissociation. Il est représenté dans la formule K a = ([A - ] [H + ]) / [HA], où A - , H + et HA représentent les concentrations respectives en moles par litre. Puisque l'équation de Henderson-Hasselbalch résout le pH, l'équation Ka doit être retravaillée.
La conversion fonctionne sur le fait que pH = -log [H + ], ce qui signifie que cela devrait apparaître dans l'équation convertie. A -log est multiplié pour les deux côtés du K une équation pour -logK a = -log ([A - ] [H + ]) / [HA] puis la distribution logarithmique convertit cette équation en -logK = -log [H + ] + (-log ([A - ] / [HA])). En utilisant la définition du pH et le fait que pK a = -logK, on peut écrire pK a = pH - log ([A - ] / [HA]). En termes de pH, cela devient pH = pK + log ([A - ] / [HA]).
L'équation de Henderson-Hasselbalch peut être utilisée en plaçant la concentration connue de la base conjuguée dans pour A - et la concentration en acide faible connue dans pour HA. Un exemple de solution tampon pourrait inclure 0,10 mole d'acide acétique (HC 2 H 3 O 2 ) et 0,45 mole d'ion acétate (C 2 H 3 O 2 ) avec une valeur de pK de 1,7 x 10 -5 . L'équation résultante: pH = -log (1,7 x 10 -5 ) + log (0,45 / 0,10) = 5,4.
Résoudre l'équation de Henderson-Hasselbalch à la place pour la concentration de l'acide ou de la base peut déterminer la quantité à utiliser lors de la création d'une solution tampon. Les tampons sont utilisés dans les titrages pour déterminer le niveau de pH des autres paires acide-base. Ils ont également des utilisations industrielles partout où le pH doit être bien géré. On empêche les shampooings de devenir trop caustiques et la bière de se gâter en raison de l’ajout de tampons bien calculés.
