Henderson-Hasselbalch : 산-염기 균형

Henderson-Hasselbalch 방정식은 산(H+)과 짝염기(HCO3-)의 농도 비율을 기준으로 용액의 pH를 계산하는 데 사용되는 공식입니다. pH = pKa + log [HCO3-] /[H+], 여기서 pKa는 산의 해리 상수입니다.산-염기 균형은 식단, 운동 및 약물과 같은 요인에 의해서도 영향을 받을 수 있습니다. 예를 들어, 산 형성 식품이 많은 식단은 대사성 산증을 유발할 수 있는 반면, 알칼리성 식품은 대사성 알칼리증을 유발할 수 있습니다.

Henderson-Hasselbalch Equation
Definition	A formula used to calculate the pH of a solution based on the ratio of the concentrations of an acid and its conjugate base
Equation	pH = pKa + log([A-]/[HA])
Variables
pH: the pH of the solution
pKa: the dissociation constant of the acid
[A-]: the concentration of the conjugate base
[HA]: the concentration of the acid
Interpretation
When the ratio of [A-] to [HA] is 1 (i.e. [A-] = [HA]), the pH equals the pKa of the acid. When [A-] is greater than [HA], the solution is basic and the pH is greater than the pKa. When [HA] is greater than [A-], the solution is acidic and the pH is less than the pKa.

Examples

• pKa가 4.7이고 [A-]/[HA] 비율이 0.1인 용액의 pH를 계산하면: pH = 4.7 + log(0.1) = 3.7

-pH = pKa + log([A-]/[HA])

-pH = 4.7 + log(0.1)

-로그(0.1) = -1

-pH = 4.7 - 1 = 3.7

pH = pKa + log([A-]/[HA]) pH = 4.7 + log(0.1) pH = 4.7 - 1 pH = 3.7

 

• pH가 8.5이고 pKa가 7.4인 용액의 [A-]/[HA] 비율을 계산하면: 8.5 = 7.4 + log([A-]/[HA]); [A-]/[HA] = 3.16

-pH = pKa + log([A-]/[HA])

이 경우 pH는 8.5이고 pKa는 7.4입니다. Henderson-Hasselbalch 방정식을 재배열하여 짝염기([A-])와 산([HA])의 농도 비율을 풀 수 있습니다.

[A-]/[HA] = 10^(pH - pKa)

pH 및 pKa 값을 방정식에 대입하면 다음과 같습니다.

[A-]/[HA] = 10^(8.5 - 7.4) [A-]/[HA] = 10^1.1 [A-]/[HA] = 12.6

따라서 솔루션의 [A-]/[HA] 비율은 12.6입니다.

그러나 문제는 비율이 3.16일 때 공식을 요구합니다. [A-]/[HA] = 3.16일 때 용액의 pH를 풀기 위해 Henderson-Hasselbalch 방정식을 재배열하여 pH를 풀 수 있습니다.

pH = pKa + log([A-]/[HA]) pH = 7.4 + log(3.16) pH = 7.4 + 0.5 pH = 7.9

따라서 [A-]/[HA] = 3.16일 때 용액의 pH는 7.9입니다.