Calculadora de Henderson-Hasselbalch

La Calculadora de Henderson-Hasselbalch calcula el pH de una solución amortiguadora a partir del pKa del ácido débil y la relación entre la base conjugada [A⁻] y el ácido débil [HA]. A diferencia de una herramienta con fórmula de sentido único, este resolvedor funciona en tres direcciones: encontrar el pH del amortiguador, encontrar la relación exacta de base a ácido (y una receta de mezcla) necesaria para alcanzar un pH objetivo, o calcular de forma inversa el pKa a partir de un pH medido. También muestra su amortiguador en una escala de pH interactiva de 0 a 14 con su ventana de amortiguación efectiva, para que pueda ver de un vistazo si el amortiguador realmente funciona a su pH.

La Ecuación de Henderson-Hasselbalch

La ecuación vincula el pH de un amortiguador con el pKa de su ácido débil y la relación de las dos especies del amortiguador. Se deriva del equilibrio de disociación ácida de un ácido débil HA ⇌ H⁺ + A⁻.

Donde [A⁻] es la concentración de la base conjugada, [HA] es la concentración del ácido débil, y pKa = −log₁₀(Ka). Debido a que la ecuación utiliza una relación, puede introducir la molaridad, los moles o los milimoles de las dos especies; las unidades se cancelan.

Resolviendo en Tres Direcciones

La Ventana de Amortiguación Efectiva (pKa ± 1)

Un amortiguador resiste mejor el cambio de pH cuando hay una cantidad abundante tanto del ácido como de su base conjugada. Esto ocurre dentro de aproximadamente una unidad de pH del pKa. Dentro de esta ventana, la relación entre base y ácido se mantiene entre 1:10 y 10:1, y el amortiguador puede absorber el ácido o la base añadidos antes de que el pH varíe. Exactamente a pH = pKa, la relación es 1:1 y la capacidad del amortiguador está en su máximo absoluto. Fuera de pKa ± 2, una de las especies casi desaparece y el amortiguador queda prácticamente agotado; esto es precisamente lo que le muestra la franja resaltada en la escala de pH.

Ejemplo Resuelto

Suponga que mezcla un amortiguador de acetato con pKa de 4.76 usando acetato de sodio 0.10 M (la base, A⁻) y ácido acético 0.10 M (HA):

1. Relación = [A⁻]/[HA] = 0.10 / 0.10 = 1.0
2. log₁₀(1.0) = 0
3. pH = 4.76 + 0 = 4.76 — el pH es igual al pKa, el amortiguador más fuerte posible.

Para alcanzar en su lugar un pH de 5.0 con el mismo amortiguador, relación = 10^(5.0 − 4.76) = 10^0.24 ≈ 1.74, por lo que utilizaría aproximadamente 1.74 partes de acetato por cada 1 parte de ácido acético.

Sistemas Amortiguadores Comunes y sus pKa

¿Qué Afecta al pH del Amortiguador?

Cómo Usar Esta Calculadora

1. Elegir qué resolver: Encontrar pH, Encontrar relación para un pH objetivo o Encontrar pKa.
2. Elegir un amortiguador o introducir el pKa: Elija un ajuste preestablecido como acetato o fosfato para autocompletar el pKa, o escriba el suyo propio.
3. Introducir sus concentraciones u objetivo: Proporcione [A⁻] y [HA], o un pH objetivo, según el modo. En el modo de relación puede añadir una concentración total para obtener una receta de mezcla.
4. Haga clic en Calcular: Revise el resultado, la posición del amortiguador en la escala de pH, el equilibrio base frente a ácido, el indicador de capacidad del amortiguador y el desglose completo paso a paso.

Preguntas Frecuentes

¿Qué es la ecuación de Henderson-Hasselbalch?

La ecuación de Henderson-Hasselbalch relaciona el pH de un amortiguador con el pKa del ácido débil y la relación entre la base conjugada y el ácido débil: pH = pKa + log₁₀([A⁻]/[HA]). Le permite predecir el pH de un amortiguador o trabajar a la inversa para encontrar la relación o el pKa.

¿Cómo calculo el pH de un amortiguador a partir del pKa y la relación ácido-base?

Tome el logaritmo en base 10 de la concentración de la base conjugada dividida por la de su ácido débil, y luego súmelo al pKa. Por ejemplo, con un pKa de 4.76 y una relación 1:1, log₁₀(1) = 0, por lo que el pH es igual al pKa de 4.76.

¿Qué relación de base a ácido necesito para un pH objetivo?

Reordene la ecuación a relación = 10^(pH − pKa). La relación de base a ácido es igual a 10 elevado a la diferencia entre su pH objetivo y el pKa. Si el pH objetivo está por encima del pKa, necesitará más base conjugada; si está por debajo, más ácido débil.

¿Cuál es el rango de amortiguación efectivo?

Un amortiguador funciona mejor dentro de aproximadamente una unidad de pH de su pKa (pKa ± 1), donde la relación entre base y ácido se mantiene entre 1:10 y 10:1. La capacidad amortiguadora es máxima exactamente a pH = pKa, donde la relación es 1:1.

¿Cuándo deja de funcionar la ecuación de Henderson-Hasselbalch?

Asume que las concentraciones del amortiguador son mucho mayores que la concentración de iones de hidrógeno y utiliza concentraciones en lugar de actividades. Se vuelve inexacta para amortiguadores muy diluidos, ácidos o bases muy fuertes, o valores de pH muy alejados del pKa donde una de las especies casi desaparece.

¿Puedo usar moles o gramos en lugar de molaridad?

Sí. Debido a que la ecuación utiliza la relación de base a ácido, las unidades se cancelan siempre que ambas estén expresadas de la misma manera. Puede usar molaridad, moles o milimoles para [A⁻] y [HA] y obtener el mismo pH, ya que ambos comparten el mismo volumen.

Recursos Adicionales

• Ecuación de Henderson-Hasselbalch - Wikipedia
• Solución amortiguadora - Wikipedia