Buffere og Henderson-Hasselbalchs ligning

Kemi A · STX · A-niveau · Syre-base-kemi

🧪 Buffere og Henderson-Hasselbalchs ligning

Bufferopløsning: opløsning der modstår betydelige pH-ændringer ved tilsætning af små mængder syre eller base. Består typisk af: en svag syre + dens konjugerede base (eller svag base + konjugeret syre).

Eksempel: eddikesyre/acetat-buffer (CH₃COOH + CH₃COO⁻Na⁺). Tilføj H₃O⁺: CH₃COO⁻ + H₃O⁺ → CH₃COOH + H₂O. Tilføj OH⁻: CH₃COOH + OH⁻ → CH₃COO⁻ + H₂O.

Henderson-Hasselbalchs ligning: pH = pK_a + log([A⁻]/[HA]). Beregner pH i en bufferopløsning.

Eksempel: 0,1 M CH₃COOH (pK_a = 4,76) + 0,1 M CH₃COO⁻Na⁺. pH = 4,76 + log(0,1/0,1) = 4,76 + 0 = 4,76. Hvis [A⁻]/[HA] = 10: pH = 4,76 + 1 = 5,76.

Bufferkapacitet: maksimal hvor [A⁻] = [HA], dvs. pH = pK_a. Effektiv i pH-interval pK_a ± 1.

Biologiske buffere: blodets bicarbonat-buffer (CO₂/HCO₃⁻) holder blod-pH ved 7,35-7,45 (acidose hvis <7,35, alkalose hvis >7,45). Phosphat-buffer i celler. Hæmoglobin (proteinbuffer).

Praktiske eksempler: bryggeri (kontrol af gæringspH), aquarium-vand, buffret aspirin (mindsker mavebesvær).

Lab-buffere: phosphate buffered saline (PBS, pH 7,4), Tris-buffer (biologi/biokemi).

Læringsmål

• Forklare hvad en bufferopløsning er, og hvordan den modstår pH-ændringer
• Anvende Henderson-Hasselbalchs ligning til at beregne pH i en buffer
• Forklare hvornår en buffer har maksimal bufferkapacitet (pH = pKa)
• Beskrive biologiske buffersystemer (bicarbonat, fosfat, hæmoglobin)
• Anvende bufferprincipper på praktiske eksempler (PBS, Tris-buffer, aspirin)

Sådan kan du arbejde med emnet

• Forklar, hvad en bufferopløsning er, og hvordan den modvirker ændringer i pH
• Brug Henderson-Hasselbalchs ligning til at beregne pH for en bufferopløsning
• Diskutér, hvorfor buffere er vigtige i biologiske systemer

Eksperiment-forslag

• Beregn pH for en buffer med 0,1 M CH₃COOH og 0,1 M CH₃COO⁻ (pKa = 4,76).
• Beregn hvordan pH ændres hvis [A⁻]/[HA]-forholdet ændres fra 1:1 til 10:1.
• Forklar med ligninger hvordan eddikesyre/acetat-bufferen reagerer på tilsætning af H₃O⁺ og OH⁻.
• Undersøg hvordan blodets bicarbonat-buffer holder pH mellem 7,35 og 7,45.

Brobygning

Bufferprincippet bygger direkte på Ka/pKa fra forrige emne og leder til titreringskurver i næste emne.