UK 
EnglishТипова
Polski🧪 pH та буферні розчини
Кислотно-основні рівноваги та буферування: Гендерсон-Гассельбах pH=pKa+log([A⁻]/[HA]), криві титрування з буферною зоною та точкою еквівалентності, буферна ємність. Титруйте слабку кислоту й дивіться зміну індикатора.
Про цю симуляцію
Ця симуляція дозволяє титрувати слабку кислоту сильною основою і спостерігати за зміною pH у реальному часі. Модель точно розв'язує рівновагу в кожній точці: чисту дисоціацію слабкої кислоти до додавання основи, рівняння Гендерсона-Гассельбаха pH = pKa + log([A⁻]/[HA]) у буферній зоні, а також гідроліз спряженої основи безпосередньо в точці еквівалентності — тож крива, колір розчину в стакані та стовпчик співвідношення HA/A⁻ завжди залишаються хімічно узгодженими, коли ви пересуваєте повзунки.
🔬 Що показано
Стакан слабкої кислоти HA (оберіть Оцтову, Вугільну, Фосфатну чи Амонієву, або задайте будь-яке значення pKa від 2 до 11 самостійно), яку титрують сильною основою рівної концентрації. Крива титрування показує pH залежно від доданого об'єму, з пунктирними позначками в точці еквівалентності (Vекв) та точці напівеквівалентності, де pH = pKa, а буферна ємність β максимальна. Колір стакана змінюється за градієнтом у стилі універсального індикатора, а окремий стовпчик показує актуальне співвідношення HA/A⁻.
🎮 Як користуватися
Оберіть пресет кислоти або перетягніть повзунок pKa (2–11) та повзунок концентрації (0,01–1 моль/л), щоб визначити свою систему, а потім використайте повзунок «додано основи» (0–40 мл) або кнопку +1 мл для титрування. Спробуйте повзунок температури (5–60°C), щоб побачити, як pKw — а отже, і сама шкала pH — змінюється з температурою. Чотири пресети (Ацетатний буфер, Кров/бікарбонат, Фосфатний, Титрування сильною кислотою) одразу переносять у показові конфігурації.
💡 Чи знали ви?
У точці напівеквівалентності [HA] дорівнює [A⁻], тож логарифмічний член рівняння Гендерсона-Гассельбаха дорівнює log(1) = 0, і pH точно дорівнює pKa — саме тут буферна ємність β = 2,303·C·x·(1−x) досягає піку, роблячи цю зону найстійкішою до зміни pH. Саме тому ваша кров, буферизована переважно парою вугільна кислота/бікарбонат (pKa ≈ 6,1 у цій спрощеній моделі), залишається напрочуд стабільною навіть при коливаннях рівня CO₂.
Часті запитання
Що таке рівняння Гендерсона-Гассельбаха і де симуляція його застосовує?
Рівняння Гендерсона-Гассельбаха, pH = pKa + log([A⁻]/[HA]), пов'язує pH буфера із співвідношенням спряженої основи до слабкої кислоти. Симуляція застосовує його по всій буферній зоні — скрізь, де основу вже додано, але вона ще не витратила кислоту повністю — обчислюючи кількість утвореного A⁻ і кількість HA, що залишилась, після кожного додавання, і підставляючи їхнє співвідношення прямо в логарифмічний член для отримання актуального значення pH.
Чому крива поводиться по-різному до додавання основи та безпосередньо в точці еквівалентності?
До додавання основи спряженої основи ще немає, тому співвідношення Гендерсона-Гассельбаха не визначене; замість цього симуляція розв'язує квадратне рівняння дисоціації кислоти напряму з Ka, щоб отримати pH чистої слабкої кислоти. У точці еквівалентності практично весь HA перетворився на A⁻, тому замість співвідношення HA/A⁻ модель розглядає A⁻ як слабку основу, що гідролізується з Kb = Kw/Ka, — саме тому pH у точці еквівалентності при титруванні слабкої кислоти лежить вище 7, а не рівно на 7.
Що саме контролює повзунок pKa і які значення задають пресети кислот?
pKa (діапазон 2–11 у симуляції) — це від'ємний логарифм константи дисоціації кислоти Ka, і він визначає, де на кривій титрування розташовані буферна зона та стрибок у точці еквівалентності. Чотири пресети кислот завантажують реалістичні значення: оцтова кислота при pKa 4,76, вугільна кислота при pKa 6,35, фосфат (H₂PO₄⁻) при pKa 7,21 та амоній (NH₄⁺) при pKa 9,25 — охоплюючи кислий, близький до нейтрального та лужний кінці шкали.
Як температура впливає на показані значення pH?
Симуляція коригує pKw (від'ємний логарифм константи автоіонізації води) залежно від температури за формулою pKw = 14,0 − 0,033·(T − 25), тож нагрівання розчину від 25°C трохи знижує pKw, що обмежує максимальний pH, якого може досягти модель, і відповідно зсуває розрахунки надлишку сильної основи. Пересування повзунка температури (5–60°C) показує, що «нейтральний» pH і вся шкала 0–14 самі по собі залежать від температури, а не є фіксованими константами.
Що таке буферна ємність і коли буфер найсильніший?
Буферна ємність β показує, скільки сильної кислоти чи основи може поглинути буфер на одиницю зміни pH; симуляція обчислює її як β = 2,303·C·x·(1−x), де C — загальна концентрація, а x — частка, перетворена на спряжену основу. Цей вираз максимальний при x = 0,5 — саме в точці напівеквівалентності, де [HA] = [A⁻] і pH = pKa, — тому буферні розчини зазвичай готують так, щоб їхній pH був близьким до pKa обраної кислоти.