La théorie de Bronsted-Lowry définit les acides et les bases en fonction de leur capacité à donner et à accepter des protons d’hydrogène. L’équation de Henderson-Hasselbalch s’appuie sur ces définitions pour créer une formule permettant de trouver le pH ou les concentrations d’une solution tampon. Des solutions tampons précises peuvent être utilisées pour le titrage ou pour des utilisations industrielles telles que la fabrication de shampooings.
Selon la théorie de Bronsted-Lowry, un acide est toute molécule capable de donner un proton d’hydrogène, tandis qu’une base est une molécule capable d’accepter le proton. La réaction de dissociation de l’acide HA donne un H+ qui est donné et un A-. Ce A- est alors appelé la base conjuguée. L’équation de Henderson-Hasselbalch est construite en utilisant cette réaction de dissociation telle que retravaillée pour la constante de dissociation acide.
Une constante de dissociation acide, notée Ka, est le point d’équilibre de la réaction de dissociation. Il est représenté dans la formule Ka = ([A-][H+]) / [HA], où A-, H+ et HA représentent les concentrations respectives en moles par litre. Étant donné que l’équation de Henderson-Hasselbalch résout le pH, l’équation de Ka doit être retravaillée.
La conversion fonctionne autour du fait que pH = -log[H+], ce qui signifie que cela devrait apparaître dans l’équation convertie. Un -log est multiplié des deux côtés de l’équation Ka pour -logKa = -log([A-][H+]) / [HA], puis la distribution logarithmique le convertit en -logK = -log[H+] + (-log ([A-] / [HA])). En utilisant la définition du pH, et le fait que pKa = -logK, on peut écrire pKa = pH – log ([A-] / [HA]). En termes de pH, cela devient pH = pK + log ([A-] / [HA]).
L’équation de Henderson-Hasselbalch peut être utilisée en plaçant la concentration connue de la base conjuguée pour A- et la concentration connue d’acide faible pour HA. Un exemple de solution tampon pourrait inclure 0.10 mole d’acide acétique (HC2H3O2) et 0.45 mole d’ion acétate (C2H3O2) avec une valeur pK de 1.7 x 10-5. L’équation résultante : pH = -log (1.7 x 10-5) + log (0.45 / 0.10) = 5.4.
Résoudre l’équation de Henderson-Hasselbalch à la place pour la concentration de l’acide ou de la base peut déterminer la quantité à utiliser lors de la création d’une solution tampon. Les tampons sont utilisés dans les titrages pour déterminer le niveau de pH d’autres paires acide-base. Ils ont également des utilisations industrielles partout où le pH doit être bien géré. Le shampooing est empêché de devenir trop caustique et la bière de se gâter en raison de l’ajout de tampons bien calculés.