PERSAMAAN HENDERSON-HASSELBALCH: PENJELASAN, CONTOH, LATIHAN - KIMIA - 2025

The persamaan Henderson-Hasselbalch adalah ekspresi matematika yang memungkinkan perhitungan pH larutan buffer atau penyangga. Ini didasarkan pada pKa asam dan rasio antara konsentrasi basa konjugasi atau garam dan asam, yang ada dalam larutan buffer.

Persamaan ini pertama kali dikembangkan oleh Lawrence Joseph Henderson (1878-1942) pada tahun 1907. Ahli kimia ini menyusun komponen persamaannya berdasarkan asam karbonat sebagai penyangga atau penyangga.

Persamaan Henderson-Hasselbalch. Sumber: Gabriel Bolívar.

Kemudian, Karl Albert Hasselbalch (1874-1962) pada tahun 1917 memperkenalkan penggunaan logaritma untuk melengkapi persamaan Henderson. Ahli kimia Denmark mempelajari reaksi darah dengan oksigen dan pengaruhnya terhadap pH.

Larutan penyangga mampu meminimalkan perubahan pH yang dialami larutan dengan menambahkan volume asam kuat atau basa kuat. Itu terdiri dari asam lemah dan basa konjugasi kuatnya, yang berdisosiasi dengan cepat.

Penjelasan

Perkembangan matematika

Asam lemah dalam larutan air terdisosiasi menurut Hukum Aksi Massa, menurut skema berikut:

HA + H ₂ O ⇌ H ⁺ + A ^-

HA adalah asam lemah dan A ^- basa konjugasinya.

Reaksi ini reversibel dan memiliki konstanta kesetimbangan (Ka):

Ka = · /

Mengambil logaritma:

log Ka = log + log - log

Jika setiap suku dari persamaan tersebut dikalikan dengan (-1), maka dinyatakan dalam bentuk berikut:

- log Ka = - log - log + log

-Log Ka didefinisikan sebagai pKa dan -log didefinisikan sebagai pH. Setelah membuat substitusi yang tepat, ekspresi matematisnya menjadi:

pKa = pH - log + log

Menyelesaikan suku-suku pH dan pengelompokan ulang, persamaannya dinyatakan sebagai berikut:

pH = pKa + log /

Ini adalah persamaan Henderson-Hasselbalch untuk buffer asam lemah.

Persamaan untuk basa lemah

Demikian pula, basa lemah dapat membentuk buffer, dan persamaan Henderson-Hasselbalch untuknya adalah sebagai berikut:

pOH = pKb + log /

Namun, kebanyakan buffer berasal, bahkan yang memiliki kepentingan fisiologis, dari disosiasi asam lemah. Oleh karena itu, ekspresi yang paling banyak digunakan untuk persamaan Henderson-Hasselbalch adalah:

pH = pKa + log /

Bagaimana cara kerja buffer?

Tindakan redaman

Persamaan Henderson-Hasselbalch menunjukkan bahwa larutan ini terdiri dari asam lemah dan basa konjugasi kuat yang dinyatakan sebagai garam. Komposisi ini memungkinkan buffer tetap pada pH stabil bahkan ketika asam atau basa kuat ditambahkan.

Ketika asam kuat ditambahkan ke buffer, ia bereaksi dengan basa konjugasi membentuk garam dan air. Ini menetralkan asam dan memungkinkan variasi pH menjadi minimal.

Sekarang, jika basa kuat ditambahkan ke buffer, ia bereaksi dengan asam lemah dan membentuk air dan garam, menetralkan aksi basa yang ditambahkan pada pH. Oleh karena itu, variasi pH minimal.

PH larutan dapar bergantung pada rasio konsentrasi basa konjugasi dan asam lemah, dan bukan pada nilai absolut konsentrasi komponen ini. Larutan penyangga dapat diencerkan dengan air dan pH hampir tidak berubah.

Kapasitas penyangga

Kapasitas buffer juga tergantung pada pKa asam lemah, serta konsentrasi asam lemah dan basa konjugasi. Semakin dekat ke pKa dari asam dengan pH buffer, semakin besar kapasitas bufferingnya.

Juga, semakin tinggi konsentrasi komponen larutan buffer, semakin besar kapasitas buffernya.

Contoh persamaan Henderson

Peredam kejut asetat

pH = pKa + log /

pKa = 4,75

Penyerap asam karbonat

pH = pKa + log /

pKa = 6.11

Namun, keseluruhan proses yang mengarah pada pembentukan ion bikarbonat dalam organisme hidup adalah sebagai berikut:

CO ₂ + H ₂ O ⇌ HCO ₃ ^- + H ⁺

Karena CO _{2 adalah} gas, konsentrasinya dalam larutan dinyatakan sebagai fungsi dari tekanan parsial.

pH = pka + log / αpCO ₂

α = 0,03 (mmol / L) / mmHg

pCO ₂ adalah tekanan parsial CO ₂

Dan persamaannya akan terlihat seperti ini:

pH = pKa + log / 0,03pCO ₂

Buffer laktat

pH = pKa + log /

pKa = 3,86

Buffer fosfat

pH = pKa + log /

pH = pKa + log /

pKa = 6,8

Oxyhemoglobin

pH = pKa + log /

pKa = 6,62

Deoxyhemoglobin

pH = pKa + log / HbH

pKa = 8.18

Latihan terselesaikan

Latihan 1

Buffer fosfat penting dalam mengatur pH tubuh, karena pKa-nya (6,8) mendekati pH yang ada dalam tubuh (7,4). Berapakah nilai relasi / persamaan Henderson-Hasselbalch untuk nilai pH = 7,35 dan pKa = 6,8?

Reaksi disosiasi NaH ₂ PO ₄ ^- adalah:

NaH ₂ PO ₄ ^- (asam) ⇌ NaHPO ₄ ^2- (basa) + H ⁺

pH = pKa + log /

Memecahkan hubungan untuk buffer fosfat, kita memiliki:

7,35 - 6,8 = log /

0,535 = log /

10 ^0,535 = 10 ^{log /}

3,43 = /

Latihan 2

Buffer asetat memiliki konsentrasi asam asetat 0,0135 M dan konsentrasi natrium asetat 0,0260 M. Hitung pH buffer, diketahui pKa untuk buffer asetat adalah 4,75.

Kesetimbangan disosiasi untuk asam asetat adalah:

CH ₃ COOH ⇌ CH ₃ COO ^- + H ⁺

pH = pKa + log /

Mengganti nilai yang kita miliki:

/ = 0,0260 M / 0,0135 M.

/ = 1.884

log 1,884 = 0,275

pH = 4,75 + 0,275

pH = 5,025

Latihan 3

Buffer asetat mengandung 0,1 M asam asetat dan 0,1 M natrium asetat. Hitung pH buffer setelah menambahkan 5 mL asam klorida 0,05 M ke 10 mL larutan sebelumnya.

Langkah pertama adalah menghitung konsentrasi akhir HCl bila dicampur dengan buffer:

ViCi = VfCf

Cf = Vi · (Ci / Vf)

= 5 mL · (0,05 M / 15 mL)

= 0,017 M

Asam klorida bereaksi dengan natrium asetat membentuk asam asetat. Oleh karena itu, konsentrasi natrium asetat menurun sebesar 0,017 M dan konsentrasi asam asetat meningkat dengan jumlah yang sama:

pH = pKa + log (0,1 M - 0,017 M) / (0,1 M + 0,017 M)

pH = pKa + log 0,083 / 0,017

= 4,75 - 0,149

= 4,601

Referensi

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kimia (Edisi ke-8). CENGAGE Learning.
2. Jimenez Vargas dan J. Mª Macarulla. (1984). Fisikokimia Fisiologis. Edisi ke-6. Editorial Interamericana.
3. Wikipedia. (2020). Persamaan Henderson-Hasselbalch. Dipulihkan dari: en.wikipedia.org
4. Gurinder Khaira & Alexander Kot. (05 Juni 2019). Pendekatan Henderson-Hasselbalch. Kimia LibreTexts. Diperoleh dari: chem.libretexts.org
5. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (29 Januari 2020). Definisi Persamaan Henderson Hasselbalch. Diperoleh dari: thinkco.com
6. Editor Encyclopaedia Britannica. (6 Februari 2020). Lawrence Joseph Henderson. Encyclopædia Britannica. Diperoleh dari: britannica.com