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Le pH et le pKa sont des paramètres de solution importants dans de nombreux domaines de la chimie, y compris les calculs impliquant des équilibres acide-base. Le pH est la mesure universelle de l'acidité, définie comme le logarithme négatif, par rapport à la base 10, de la «concentration en ions hydrogène» d'une solution. Elle s'exprime comme suit: pH = -log. Les parenthèses indiquent la concentration et le signe "+" la charge de l'ion hydrogène. pKa est le logarithme négatif, à la base 10, de la «constante de dissociation» d'un acide faible. Par exemple, la dissociation d'un acide faible "HA" s'écrit: Ka = /, où A- est la "base conjuguée" de l'acide. Par conséquent, pKa = -log Ka. Chaque acide faible a une valeur pKa unique. Utilisez l'équation de Henderson-Hasselbalch pour calculer le pH d'une solution tampon, qui est une solution d'un acide faible et de sa base conjuguée, lorsque le pKa de l'acide est connu. Cette équation est exprimée: pH = pKa + log (/).
Supposons que vous avez une solution tampon préparée en ajoutant 25,0 ml d’une solution 0,1 M d’hydroxyde de sodium (NaOH) à 75,0 ml d’une solution 0,1 M d’acide acétique (CH3COOH), où «M» désigne la concentration molaire. Notez que l'acide acétique réagit avec NaOH pour former la base conjuguée, CH3C00H-, comme suit: CH3COOH + NaOH = CH3C00- + Na + H20. Pour calculer le pH, il est nécessaire de calculer les quantités d'acide et de base conjuguée dans la solution tampon après la réaction.
Calculez les moles initiales de base et d'acide dans la solution tampon. Par exemple, moles de NaOH = 25,0 ml x 0,1 mole / litre x 1 litre / 1000 ml = 0,0025 mole; moles de CH3COOH = 75,0 ml x 0,10 mole / litre x 1 litre / 1000 ml = 0,0075 mole.
Notez que, lors du mélange des solutions, le CH3COOH consomme les ions OH- (hydroxyle) associés au NaOH, de sorte qu'il ne reste plus que 0,0050 mole de CH3COOH (acide), 0,0025 mole de CH3COO- (base) et 0 mole de OH- .
Substituez le pKa de l'acide (4,74 pour l'acide acétique) et les concentrations d'acide et de base dans l'équation de Henderson-Hasselbalch pour calculer le pH de la solution tampon. Par exemple, pH = 4,74 + log (0,0025 / 0,005) = 4,74 + log 0,5 = 4,44.