Une solution tampon simple consiste en une solution d’un acide et d’un sel de la base conjuguée de l’acide. Par exemple, l’acide peut être de l’acide acétique et le sel peut être de l’acétate de sodium.L’équation de Henderson–Hasselbalch relie le pH d’une solution contenant un mélange des deux composants à la constante de dissociation acide, Ka, et aux concentrations des espèces en solution. Pour dériver l’équation, un certain nombre d’hypothèses simplificatrices qui doivent être faites.,Le mélange a la capacité de résister aux changements de pH lorsqu’une petite quantité d’acide ou de base est ajoutée, ce qui est la propriété déterminante d’une solution tampon.
Hypothèse 1: L’acide monobasique et se dissocie selon l’équation
HA ⇋ H + + A − {\displaystyle {\ce {HA}}\leftrightharpoons {\ce {H^+}}+{\ce {A^-}}}
Il est entendu que le symbole H+ représente le hydraté ion hydronium. L’équation de Henderson–Hasselbalch ne peut être appliquée à un acide polybasique que si ses valeurs pK consécutives diffèrent d’au moins 3. L’acide phosphorique est un acide.
hypothèse 2., L’auto-ionisation de l’eau peut être ignoré.
cette hypothèse n’est pas valide avec des valeurs de pH supérieures à environ 10. Dans de tels cas, l’équation du bilan massique de l’hydrogène doit être étendue pour tenir compte de l’auto-ionisation de l’eau.
CH = + Ka – Kw / CA = + Ka
et le pH devra être trouvé en résolvant les deux équations du bilan massique simultanément pour les deux inconnues, et .
hypothèse 3: le sel MA est complètement dissocié en solution., Par exemple, avec l’acétate de sodium
Na(CH3CO2) → Na+ + CH3CO2−
hypothèse 4: le quotient des coefficients d’activité , Γ {\displaystyle \Gamma}, est une constante dans les conditions expérimentales couvertes par les calculs.,
La thermodynamique de la constante d’équilibre, K ∗ {\displaystyle K^{*}} ,
K ∗ = × γ H + γ A − γ H A {\displaystyle K^{*}={\frac {}{}}\times {\frac {\gamma _{{\ce {H+}}}\gamma _{{\ce {A^-}}}}{\gamma _{HA}}}} K a = K ∗ / Γ = {\displaystyle K_{a}=K^{*}/\Gamma ={\frac {}{}}}
le Réarrangement de cette expression et en prenant les logarithmes fournit les Henderson–Hasselbalch équation
pH = p K a + log 10 ( ) {\displaystyle {\ce {pH}}={\ce {p}}K_{{\ce {a}}}+\log _{10}\left({\frac {}{}}\right)}