Калькулятор буферных растворов (pH-буферы)

Лабораторный расчёт · pH-буферы

Калькулятор буферных растворов

Рассчитайте стартовое соотношение и навески компонентов фосфатного, ацетатного или Tris-HCl буфера по заданным pH, общей концентрации и конечному объёму.

Важно: расчёт даёт теоретическую стартовую рецептуру, а не гарантированное значение pH готового раствора. Фактический pH зависит от температуры, ионной силы, активности компонентов, чистоты реактивов и методики приготовления. Для аналитической работы pH следует проверить потенциометрически и при необходимости скорректировать до доведения объёма до метки.

1. Буферная система

Тип буфера Рабочая область около pH 6,2–8,2 при 25 °C.

Форма фосфатных солей Выберите именно ту кристаллогидратную форму, которая указана на этикетке реактива.

2. Целевые параметры

Целевой pH Допускаются точка и запятая. Расчёт вне рабочего диапазона будет отмечен предупреждением. Общая концентрация буферной пары мМ [кислотная форма] + [основная форма]. Интерфейсный диапазон: 0,1–2000 мМ. Конечный объём раствора мл Это конечный объём после растворения, проверки pH и доведения водой до метки.

3. Содержание основного вещества

Содержание кислотной формы, % % Если в паспорте реактива указано, например, 99,5 %, введите 99,5. Содержание основной формы, % % Поправка применяется как m_{навески} = m_теор. / (w/100).

Расчётная рецептура

Введите параметры

Навески и порядок приготовления появятся после проверки входных данных.

Кислотная форма — —

Основная форма — —

Отношение base / acid — моль/моль

Использованное pKa — —

Методика расчёта и границы применимости

Для сопряжённой кислотно-основной пары используется уравнение Henderson–Hasselbalch: pH = pKa + log₁₀([base]/[acid]). Отсюда молярное отношение форм R = 10^{(pH − pKa)}.

Если задана общая концентрация буферной пары C = [acid] + [base], то количество вещества в конечном объёме V: n_Σ = C · V, n_acid = n_Σ / (1 + R), n_base = n_Σ · R / (1 + R). Навеска каждого компонента рассчитывается как m = n · M / (w/100), где M — молярная масса, w — содержание основного вещества в процентах.

Для фосфатного режима используется pKa₂ ≈ 7,20 при 25 °C; для ацетатного — pKa ≈ 4,76 при 25 °C. Для Tris принято pKa = 8,06 при 25 °C и температурный коэффициент примерно −0,029 pKa/°C: pKa(T) = 8,06 − 0,029 · (T − 25).

pH — величина, связанная с активностью ионов водорода, поэтому концентрационная форма Henderson–Hasselbalch является приближением. При повышенной ионной силе, нестандартной температуре, наличии дополнительных солей и при строгих фармакопейных/ГОСТ-методиках фактическая рецептура может отличаться от теоретической. Если методика устанавливает конкретный состав буфера, следует использовать именно её.

Почему калькулятор не показывает «точный объём воды»: объём готового раствора не равен арифметической сумме объёма воды и объёмов/масс растворённых веществ. Корректная лабораторная операция — растворить компоненты в части воды, проверить/скорректировать pH и затем довести водой до заданного конечного объёма в мерной посуде.

Источники и технические примечания

Государственная фармакопея РФ, XV издание, ОФС.1.3.0003 «Буферные растворы» — определения, назначение буферных систем и порядок потенциометрического доведения pH с последующим доведением объёма водой до метки.
ГОСТ Р 71137-2023 — примеры приготовления 50 мМ ацетатных и натрий-фосфатных буферных растворов с контролем pH.
IUPAC Gold Book: Henderson–Hasselbalch equation — исходное уравнение для отношения сопряжённых форм.
IUPAC Gold Book: pH — определение pH через активность ионов водорода и ограничения концентрационного приближения.
Merck/Sigma-Aldrich Buffer Reference Center — практические диапазоны pH, рецептурные таблицы фосфатных/ацетатных буферов и температурные данные Tris.
Молярные массы сверены по PubChem: NaH₂PO₄, Na₂HPO₄, CH₃COOH, CH₃COONa, Tris и Tris-HCl.