La teoria Bronsted-Lowry definisce acidi e basi in base alla loro capacità di donare e accettare protoni dell'idrogeno. L'equazione di Henderson-Hasselbalch si basa su quelle definizioni per creare una formula per trovare il pH o le concentrazioni di una soluzione tampone. Soluzioni di tampone accurate possono essere utilizzate nella titolazione o per usi industriali come la produzione di shampoo.
Secondo la teoria di Bronsted-Lowry, un acido è qualsiasi molecola in grado di donare un protone dell'idrogeno, mentre una base è una molecola in grado di accettare il protone. La reazione di dissociazione dell'acido, HA, provoca un H + che viene donato e un A - . Questo A - è quindi chiamato la base coniugata. L'equazione di Henderson-Hasselbalch è costruita usando questa reazione di dissociazione rielaborata per la costante di dissociazione acida.
Una costante di dissociazione acida, indicata con K a , è il punto di equilibrio per la reazione di dissociazione. È rappresentato nella formula K a = ([A - ] [H + ]) / [HA], dove A - , H + e HA rappresentano le rispettive concentrazioni in moli per litro. Poiché l'equazione di Henderson-Hasselbalch risolve il pH, è necessario rielaborare l'equazione K.
La conversione opera attorno al fatto che pH = -log [H + ], il che significa che questo dovrebbe apparire nell'equazione convertita. A -log viene moltiplicato per entrambi i lati di K un'equazione per -logK a = -log ([A - ] [H + ]) / [HA] e quindi la distribuzione logaritmica lo converte in -logK = -log [H + ] + (-log ([A - ] / [HA])). Usando la definizione di pH e il fatto che pK a = -logK, può essere scritto pK a = pH - log ([A - ] / [HA]). In termini di pH, questo diventa pH = pK + log ([A - ] / [HA]).
L'equazione di Henderson-Hasselbalch può essere usata inserendo la concentrazione nota della base coniugata in per A - e la concentrazione acida debole nota in per HA. Una soluzione tampone di esempio potrebbe includere 0,10 moli di acido acetico (HC 2 H 3 O 2 ) e 0,45 moli di acetato ionico (C 2 H 3 O 2 ) con un valore pK di 1,7 x 10 -5 . L'equazione risultante: pH = -log (1,7 x 10 -5 ) + log (0.45 / 0.10) = 5.4.
Risolvere l'equazione di Henderson-Hasselbalch invece per la concentrazione di acido o base può determinare quanto usare quando si crea una soluzione tampone. I tamponi vengono utilizzati nelle titolazioni per determinare il livello di pH di altre coppie acido-base. Hanno anche usi industriali ovunque il pH debba essere ben gestito. Si evita che lo shampoo diventi troppo caustico e la birra non si rovini a causa dell'aggiunta di tamponi ben calcolati.
