Bufferløsninger og Henderson-Hasselbalch

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

🧪 Bufferløsninger og Henderson-Hasselbalch

Bufferopløsning = opløsning der MODSTÅR pH-ændringer ved tilsætning af små mængder syre eller base.

Komposition: svag syre HA + dens konjugerede base A⁻ (i samme opløsning). Eller: svag base + dens konjugerede syre.

Eksempler

1.

Eddikesyre/Acetat-buffer: CH₃COOH + CH₃COO⁻Na⁺. pKa = 4,76. Buffer-pH ~4,76.

2.

Phosphat-buffer: H₂PO₄⁻ + HPO₄²⁻. pKa = 7,21. Buffer-pH ~7,21. Anvendt i biokemi.

3.

Bicarbonat/H₂CO₃-buffer: H₂CO₃ + HCO₃⁻. pKa = 6,35. Vigtigste buffer i blod.

Buffer-virkning: tilsætning af syre H⁺: H⁺ + A⁻ → HA (buffer absorberer). Tilsætning af base OH⁻: OH⁻ + HA → A⁻ + H₂O (buffer absorberer).

Henderson-Hasselbalch-ligningen: pH = pKa + log([A⁻]/[HA]). Beregner pH i buffer-opløsning. Gælder kun når [A⁻] + [HA] er meget større end [H⁺] + [OH⁻] (typisk OK).

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

Bufferkapacitet: maksimal når [A⁻] = [HA] (pH = pKa). Effektiv i pH-interval pKa ± 1.

Biologiske buffere:

1.

Blod-bicarbonat: holder blod-pH 7,35-7,45. CO₂ + H₂O ⇌ H₂CO₃ ⇌ H⁺ + HCO₃⁻.

2.

Phosphat-buffer: i celler.

3.

Hæmoglobin-buffer: bærer + frigør CO₂ + H⁺.

Acidose vs. alkalose: pH < 7,35 = acidose (livsfarlig). pH > 7,45 = alkalose.

Industrielle buffere: bryggeri, vandværk, lab-protokoller. PBS (Phosphate Buffered Saline, pH 7,4), TRIS-buffer (pH 8).

B-niveau-fokus

anvend Henderson-Hasselbalch + f

Læringsmål

• Forklare hvad en bufferopløsning er, og hvordan den modstår pH-ændringer
• Anvende Henderson-Hasselbalch-ligningen pH = pKa + log([A⁻]/[HA]) til at beregne pH i en buffer
• Forklare bufferkapacitet og hvornår den er størst (pH = pKa)
• Beskrive vigtige biologiske buffere (blod-bicarbonat, phosphat, hæmoglobin)
• Beregne hvordan en buffers pH ændres ved tilsætning af syre eller base

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

• Lav en acetat-buffer (CH₃COOH/CH₃COONa) med forholdet 1:1, mål pH og sammenlign med pKa = 4,76.
• Tilsæt en lille mængde stærk syre og stærk base til buffer-opløsningen og en tilsvarende mængde til rent vand — sammenlign pH-ændringerne.
• Beregn pH i en buffer hvor [A⁻]/[HA] = 10, og forklar resultatet ud fra Henderson-Hasselbalch.
• Forklar hvordan blodets bicarbonat-buffer (H₂CO₃/HCO₃⁻) holder blod-pH mellem 7,35 og 7,45.

Brobygning

Bufferberegninger anvendes praktisk ved titreringer, hvor pH overvåges undervejs i næste emne.