pH, pKa, Ka, pKb a Kb Vysvetlené
Sprievodca konštantami acidobázickej rovnováhy
Vloženie testovacieho prúžku pH do kvapaliny. Stephan Zabel / Getty Images
V chémii existujú súvisiace stupnice používané na meranie kyslosti alebo zásaditosti roztoku a sila kyselín a zásad . Napriek tomu pH stupnica je najznámejší, pKa , The , pKb , a Kb sú bežné výpočty, ktoré ponúkajú prehľad acidobázické reakcie . Tu je vysvetlenie pojmov a ako sa navzájom líšia.
Čo znamená to 'p'?
Vždy, keď pred hodnotou uvidíte 'p', napr pH, pKa , a pKb, znamená to, že máte čo do činenia s -log hodnoty nasledujúcej za 'p'. Napríklad pKa je -log Ka. Kvôli spôsobu, akým funguje funkcia log, menšie pKa znamená väčšie Ka. pH je -log koncentrácie vodíkových iónov atď.
Vzorce a definície pH a rovnovážnej konštanty
pH a pOH spolu súvisia, rovnako ako Ka, pKa, Kb a pKb. Ak poznáte pH, môžete vypočítať pOH. Ak poznáte rovnovážnu konštantu, môžete vypočítať ostatné.
O pH
pH je miera koncentrácie vodíkových iónov [H+] vo vodnom (vodnom) roztoku. Stupnica pH sa pohybuje od 0 do 14. Nízka hodnota pH znamená kyslosť, pH 7 je neutrálne a vysoké pH znamená zásaditosť. Hodnota pH vám môže povedať, či máte do činenia s kyselinou alebo zásadou, ale ponúka obmedzenú hodnotu, ktorá naznačuje skutočnú silu kyseliny zásady. Vzorce na výpočet pH a pOH sú:
pH = - log [H+]
pOH = - log [OH-]
Pri 25 stupňoch Celzia:
pH + pOH = 14
Pochopenie Ka a pKa
Ka, pKa, Kb a pKb sú najužitočnejšie pri predpovedaní, či druh daruje alebo prijme protóny pri špecifickej hodnote pH. Popisujú stupeň ionizácie kyseliny alebo zásady a sú skutočnými indikátormi sily kyseliny alebo zásady, pretože pridanie vody do roztoku nezmení rovnovážnu konštantu. Ka a pKa sa týkajú kyselín, zatiaľ čo Kb a pKb sa týkajú zásad. Ako pH a pOH tieto hodnoty tiež zodpovedajú koncentrácii vodíkových iónov alebo protónov (pre Ka a pKa) alebo koncentrácii hydroxidových iónov (pre Kb a pKb).
Ka a Kb sú vo vzájomnom vzťahu prostredníctvom iónovej konštanty pre vodu, Kw:
- Kw = Ka x Kb
Ka je disociačná konštanta kyseliny. pKa je jednoducho -log tejto konštanty. Podobne Kb je bázová disociačná konštanta, zatiaľ čo pKb je -log konštanty. Kyslé a zásadité disociačné konštanty sa zvyčajne vyjadrujú v móloch na liter (mol/l). Kyseliny a zásady disociujú podľa všeobecných rovníc:
- HA + HdvaO ⇆ A-+ H3O+
- HB + HdvaO ⇆ B++ OH-
Vo vzorcoch A znamená kyselinu a B znamená zásadu.
- Ka = [H+][A-]/ [HA]
- pKa = - log Ka
- v polovici bodu ekvivalencie pH = pKa = -log Ka
Veľká hodnota Ka označuje silnú kyselinu, pretože to znamená, že kyselina je z veľkej časti disociovaná na svoje ióny. Vysoká hodnota Ka tiež znamená, že je podporovaná tvorba produktov v reakcii. Malá hodnota Ka znamená, že sa málo kyseliny disociuje, takže máte slabú kyselinu. Hodnota Ka pre väčšinu slabých kyselín sa pohybuje od 10-dvado 10-14.
pKa poskytuje rovnaké informácie, len iným spôsobom. Čím menšia je hodnota pKa, tým silnejšia je kyselina. Slabé kyseliny majú pKa v rozmedzí 2-14.
Pochopenie Kb a pKb
Kb je základná disociačná konštanta. Disociačná konštanta bázy je mierou toho, ako úplne sa báza disociuje na ióny svojich zložiek vo vode.
- Kb = [B+][OH-]/[BOH]
- pKb = -log Kb
Veľká hodnota Kb indikuje vysokú úroveň disociácie silnej bázy. Nižšia hodnota pKb indikuje silnejšiu bázu.
pKa a pKb súvisia jednoduchým vzťahom:
- pKa + pKb = 14
Čo je pI?
Ďalším dôležitým bodom je pI. Toto je izoelektrický bod. Je to pH, pri ktorom je proteín (alebo iná molekula) elektricky neutrálny (nemá čistý elektrický náboj).