緩衝液 pH の計算ツール

ヘンダーソン・ハッセルバルヒの式で、緩衝液の pH や、目標の pH にするため秤量する量を求めます。pH を求めるか、調製量を求めるかを選ぶと、入力しながら結果が出ます。

酸型と塩基型の濃度から、緩衝液の pH を求めます。

25°C における リン酸 (pKa2) の pKa です。書き換えられます。

使い方ガイド

  1. 計算の種類を選びます。「pH を求める」は酸型と塩基型の濃度から pH を求め、「調製量を求める」は目標の pH からそれぞれの型をどれだけ使うかを求めます。
  2. 緩衝液を選ぶか、ご自分の pKa を入れます。一覧から選ぶと pKa が入ります。
  3. 「pH を求める」では、塩基型と酸型の濃度を入れます。
  4. 「調製量を求める」では、目標の pH と全体の濃度を入れると、それぞれの型の濃度が出ます。全量と分子量も入れると、秤量する質量 (g) まで出ます。空欄なら濃度だけを表示します。

💡 指数は e で入力できます。たとえば 1.5×10⁻⁵ は 1.5e-5 と入力します。

計算式と注意点

緩衝液は、弱酸とその共役塩基をいっしょに含んだ溶液です。入ってきた酸は共役塩基が、入ってきた塩基は酸が受け止めるため、pH があまり動きません。

酸解離平衡から出発し、両辺の −log を取ると次の式になります。

ヘンダーソン・ハッセルバルヒ
pH = pKa + log₁₀( [塩基型] ÷ [酸型] )

ここから2つのことがそのまま読み取れます。2つの型が同じ濃度なら log の項が0になるので pH = pKa です。そして効いてくるのは絶対の濃度ではなく比なので、全体を2倍に薄めても pH は(近似的に)そのままです。

調製量の求め方

目標の pH が、2つの型の比を決めます。

r = [塩基型] ÷ [酸型] = 10^(pH − pKa)

全体の濃度をその比で分けると、それぞれが出ます。

塩基型
[塩基型] = 全体 × r ÷ (1 + r)
酸型
[酸型] = 全体 × 1 ÷ (1 + r)

体積と分子量を掛ければ、天びんに載せる質量になります。

質量
質量(g) = 濃度(mol/L) × 体積(L) × MW(g/mol)

注意点

  • Tris の pKa は温度に強く依存します。おおよそ −0.028 / °C なので、25℃ で pH 8.0 に合わせた緩衝液は 4℃ では 8.6 近くになります。実際に使う温度で pH を合わせてください。この計算ツールの pKa は 25℃ の値です。
  • この計算は近似です。ヘンダーソン・ハッセルバルヒの式は、イオン強度と活量係数を考えに入れていません。濃度が高い場合や塩が多く共存する場合、実際の pH は計算値とずれることがあります。必ず pH メーターで確かめて調整してください。
  • 緩衝能が保たれるのは pKa の近くだけです。目標の pH が pKa から1単位以上離れると、一方の型がほとんどすべてを占め、緩衝の働きはほとんど残りません。その場合は別の緩衝液を選んでください。
  • リン酸やクエン酸のように pKa を複数もつ系では、目標の pH に合うものを選んでください。リン酸には 2.15 / 7.20 / 12.35 の3つがあり、中性付近で使うのは 7.20 です。
  • 水和物の場合は、結晶水を含んだ分子量を使ってください。質量が大きく変わります。
  • 緩衝液が実験に及ぼす影響も考えてください。リン酸はカルシウム・マグネシウムと沈殿をつくり、一部の酵素を阻害します。Tris はアルデヒドと反応します。

よくある質問

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