Henderson-Hasselbalch Rechner
Was ist Henderson-Hasselbalch?
Henderson-Hasselbalch ist eine vereinfachte Gleichung zur Berechnung des pH-Wertes von Pufferlösungen.
Ein Puffer besteht aus einer schwachen Säure und ihrer konjugierten Base (oder einer schwachen Base und ihrer konjugierten Säure).
Wichtige Konzepte:
- pKa: Stärke der Säure (kleiner = stärker)
- [A⁻]: Konzentration der Salzform (konjugierte Base)
- [HA]: Konzentration der Säureform
- Puffer-Kapazität: Fähigkeit, pH-Änderungen abzufedern
Praktische Anwendung:
Puffer sind essentiell in:
- Blutpuffer (pH ≈ 7.4)
- Laborchemie und Biochemie
- Pharmazie und Medizin
- Lebensmittelindustrie
Tipp: Wenn pH = pKa, dann [A⁻] = [HA] und der Puffer hat maximale Kapazität.
Formeln
Henderson-Hasselbalch Gleichung:
pH = pKa + log([A⁻]/[HA])
pH = Wasserstoff-Exponent, pKa = Säure-Konstante, [A⁻] = Salzform, [HA] = Säureform
pH = pKa + log([A⁻]/[HA])
pH = Wasserstoff-Exponent, pKa = Säure-Konstante, [A⁻] = Salzform, [HA] = Säureform
pKa berechnen:
pKa = -log(Ka)
Ka = Säuredissoziationskonstante
pKa = -log(Ka)
Ka = Säuredissoziationskonstante
Verhältnis berechnen:
[A⁻]/[HA] = 10^(pH - pKa)
Verhältnis der Salzform zur Säureform
[A⁻]/[HA] = 10^(pH - pKa)
Verhältnis der Salzform zur Säureform
Maximale Puffer-Kapazität:
pH ≈ pKa (wenn [A⁻] = [HA])
Puffer wirkt am besten um pKa ± 1 pH-Einheit
pH ≈ pKa (wenn [A⁻] = [HA])
Puffer wirkt am besten um pKa ± 1 pH-Einheit
Beispiele
Beispiel 1: Essigsäure-Puffer
• pKa = 4.75
• [CH₃COO⁻]/[CH₃COOH] = 1
• pH = 4.75 + log(1) = 4.75
• pKa = 4.75
• [CH₃COO⁻]/[CH₃COOH] = 1
• pH = 4.75 + log(1) = 4.75
Beispiel 2: Phosphat-Puffer
• pKa = 7.2
• [HPO₄²⁻]/[H₂PO₄⁻] = 1
• pH = 7.2 + log(1) = 7.2
• pKa = 7.2
• [HPO₄²⁻]/[H₂PO₄⁻] = 1
• pH = 7.2 + log(1) = 7.2
Beispiel 3: Mehr Salzform
• pKa = 4.75
• [A⁻]/[HA] = 10
• pH = 4.75 + log(10) = 5.75
(pH erhöht sich um 1 Einheit)
• pKa = 4.75
• [A⁻]/[HA] = 10
• pH = 4.75 + log(10) = 5.75
(pH erhöht sich um 1 Einheit)
Beispiel 4: Mehr Säureform
• pKa = 4.75
• [A⁻]/[HA] = 0.1
• pH = 4.75 + log(0.1) = 3.75
(pH sinkt um 1 Einheit)
• pKa = 4.75
• [A⁻]/[HA] = 0.1
• pH = 4.75 + log(0.1) = 3.75
(pH sinkt um 1 Einheit)
Technischer Hintergrund
Die Henderson-Hasselbalch Gleichung
Diese Gleichung ist eine Approximation der genauen Säuredissoziationsgleichung. Sie funktioniert gut, wenn:
- Die Konzentration des Puffers relativ hoch ist
- Das Verhältnis [A⁻]/[HA] nicht extremer als 100:1 ist
- Wasser-Autoionisation vernachlässigbar ist
Wichtige pKa-Werte (25°C)
| Säure | Formel | pKa |
|---|---|---|
| Essigsäure | CH₃COOH | 4.76 |
| Phosphorsäure (1.) | H₃PO₄ | 2.12 |
| Phosphorsäure (2.) | H₂PO₄⁻ | 7.21 |
| Kohlensäure | H₂CO₃ | 6.35 |
| Ammonium | NH₄⁺ | 9.25 |
Puffer-Bereiche
Ein Puffer mit pKa = 7.0 funktioniert am besten bei pH 6–8 (pKa ± 1).
Praktische Anwendungen
- Blutpuffer: Carbonat/Kohlensäure-Puffer (pH 7.4)
- Laborbereiche: Phosphat-, Citrat-, Tris-, Acetat-Puffer
- Biologie: Pflanzliche und tierische Zellen brauchen stabile pH-Werte
- Analytik: pH-Kontrolle bei Titrationen
Häufige Fehler
- pKa mit Ka verwechseln (pKa = -log Ka)
- Zehnerlogarithmus (log₁₀) statt natürlichem Logarithmus verwenden
- Konzentration vs. Menge verwechseln (die Gleichung braucht Konzentration!)
- Vereinfachung zu stark treiben (Henderson-Hasselbalch ist eine Approximation)
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