pH-ul, pKa, Ka, pKb și Kb explicate

Există scări înrudite în chimie utilizate pentru a măsura cât de soluție este acidă sau bazică și rezistența acizilor și a bazelor. Deși scala pH-ului este cea mai cunoscută, pKa, Ka, pKb și Kb sunt calcule obișnuite care oferă o perspectivă asupra reacțiilor acid-bazice. Iată o explicație a termenilor și modul în care aceștia diferă între ei.

Ce înseamnă „p”?

Ori de câte ori vedeți o „p” în fața unei valori, cum ar fi pH-ul, pKa și pKb, înseamnă că aveți de-a face cu un -log al valorii în urma „p”. De exemplu, pKa este -log-ul Ka. Din cauza modului de funcționare a jurnalului, un pKa mai mic înseamnă o Ka mai mare. pH-ul este concentrația de ioni de hidrogen și așa mai departe.

Formule și definiții pentru pH și constant de echilibru

pH-ul și pOH sunt înrudite, la fel cum sunt Ka, pKa, Kb și pKb. Dacă știți pH-ul, puteți calcula pOH. Dacă cunoașteți o constantă de echilibru, îi puteți calcula pe ceilalți.

Despre pH

pH-ul este o măsură a concentrației ionilor de hidrogen, [H +], într-o soluție apoasă (de apă). Scala de pH variază de la 0 la 14. O valoare scăzută a pH-ului indică aciditatea, un pH = 7 este neutru, iar o valoare ridicată a pH-ului indică alcalinitatea. Valoarea pH-ului vă poate spune dacă aveți de-a face cu un acid sau o bază, dar oferă o valoare limitată care indică adevărata rezistență a acidului unei baze. Formula pentru a calcula pH-ul și pOH sunt:

pH = - log [H +]

pOH = - log [OH-]

La 25 de grade Celsius:

pH + pOH = 14

Înțelegerea Ka și pKa

Ka, pKa, Kb și pKb sunt mai utile pentru a prezice dacă o specie va dona sau va accepta protoni la o valoare specifică a pH-ului. Acestea descriu gradul de ionizare a unui acid sau a unei baze și sunt adevărați indicatori ai rezistenței acidului sau bazei, deoarece adăugarea de apă la o soluție nu va modifica constanta de echilibru. Ka și pKa se referă la acizi, în timp ce Kb și pKb se ocupă de baze. La fel ca pH-ul și pOH, aceste valori țin cont și de concentrația ionilor de hidrogen sau de protoni (pentru Ka și pKa) sau concentrația ionilor de hidroxid (pentru Kb și pKb).

Ka și Kb sunt legate între ele prin constanta ionică pentru apă, Kw:

• Kw = Ka x Kb

Ka este constanta de disociere a acidului. pKa este pur și simplu -logul acestei constante. În mod similar, Kb este constanta de disociere de bază, în timp ce pKb este -logul constantei. Constanțele de disociere a acidului și bazei sunt de obicei exprimate în termeni de mol pentru litru (mol / L). Acizii și bazele se disociază în funcție de ecuațiile generale:

• HA + H₂O ⇆ A^- + H₃O⁺
• HB + H₂O ⇆ B⁺ + OH^-

În formule, A înseamnă acid și B pentru bază.

• Ka = [H +] [A -] / [HA]
• pKa = - log Ka
• la jumătate din punctul de echivalență, pH = pKa = -log Ka

O mare valoare Ka indică un acid puternic, deoarece înseamnă că acidul este în mare parte disociat în ioni. O valoare mare Ka înseamnă, de asemenea, favorizarea formării de produse în reacție. O valoare Ka mică înseamnă că acidul se disociază, deci ai un acid slab. Valoarea Ka pentru majoritatea acizilor slabi variază între 10^-2 la 10^-14.

PKa oferă aceleași informații, doar într-un mod diferit. Cu cât valoarea pKa este mai mică, cu atât acidul este mai puternic. Acizii slabi au un pKa cuprins între 2-14.

Înțelegerea Kb și pKb

Kb este constanta de disociere a bazei. Constanta de disociere de bază este o măsură a modului în care o bază se disociază complet în ionii componenți ai acesteia în apă.

• Kb = [B +] [OH -] / [BOH]
• pKb = -log Kb

O valoare mare de Kb indică un nivel ridicat de disociere a unei baze puternice. O valoare pKb mai mică indică o bază mai puternică.

pKa și pKb sunt legate de relația simplă:

• pKa + pKb = 14

Ce este pI?

Un alt punct important este pI. Acesta este punctul izoelectric. Este pH-ul la care o proteină (sau o altă moleculă) este neutră din punct de vedere electric (nu are nicio sarcină electrică netă).