V chémii sa používajú podobné stupnice používané na meranie toho, ako je kyslé alebo zásadité riešenie a pevnosť kyselín a zásad. Napriek tomu stupnica pH je najznámejší, pKa, ka, PKB, a Kb sú bežné výpočty, ktoré poskytujú prehľad acidobázické reakcie. Tu je vysvetlenie pojmov a ako sa navzájom líšia.
Čo znamená „p“?
Kedykoľvek uvidíte písmeno „p“ pred hodnotou, napríklad pH, pKa, a pKb, znamená to, že máte čo do činenia s logom hodnoty nasledujúcim po „p“. Napríklad pKa je -log Ka. Z dôvodu spôsobu fungovania funkcie denníka znamená menšie pKa väčšie Ka. pH je -log koncentrácie vodíkových iónov atď.
Vzorce a definície pre pH a rovnovážnu konštantu
pH a pOH sú príbuzné, rovnako ako Ka, pKa, Kb a pKb. Ak viete pH, môžete vypočítať pOH. Ak viete rovnovážnu konštantu, môžete vypočítať ďalšie.
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 vysoká hodnota pH znamená zásaditosť. Hodnota pH vám môže povedať, či jednáte s kyselinou alebo zásadou, ale ponúka obmedzenú hodnotu naznačujúcu skutočnú silu kyseliny v zásade. Vzorce na výpočet pH a pOH sú:
pH = - log [H +]
pOH = - log [OH-]
Pri teplote 25 stupňov Celzia:
pH + pOH = 14
Pochopenie Ka a pKa
Ka, pKa, Kb a pKb sú najužitočnejšie pri predpovedaní, či druh daruje alebo prijíma protóny pri špecifickej hodnote pH. Opisujú stupeň ionizácie kyseliny alebo bázy a sú skutočnými indikátormi sily kyseliny alebo bázy, pretože pridanie vody do roztoku nezmení rovnovážnu konštantu. Ka a pKa sa týkajú kyselín, zatiaľ čo Kb a pKb sa zaoberajú zásadami. Rovnako 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 navzájom prepojené prostredníctvom iónovej konštanty pre vodu, Kw:
- Kw = Ka x Kb
Ka je disociačná konštanta kyseliny. pKa je jednoducho -log tejto konštanty. Podobne Kb je bázická disociačná konštanta, zatiaľ čo pKb je -log konštanty. Disociačné konštanty kyseliny a bázy sú obvykle vyjadrené v móloch na liter (mol / l). Kyseliny a zásady sa disociujú podľa všeobecných rovníc:
- HA + H2O ⇆ A- + H3O+
- HB + H2O ⇆ B+ + OH-
Vo vzorcoch znamená A kyselinu a B bázu.
- Ka = [H +] [A -] / [HA]
- pKa = - log Ka
- v polovici bodu ekvivalencie, pH = pKa = -log Ka
Veľká hodnota Ka znamená silnú kyselinu, pretože to znamená, že kyselina je do značnej miery disociovaná na jej ióny. Veľká hodnota Ka tiež znamená, že sa pri reakcii uprednostňuje tvorba produktov. Malá hodnota Ka znamená, že sa málo kyseliny disociuje, takže máte slabú kyselinu. Hodnota Ka pre väčšinu slabých kyselín sa pohybuje od 10-2 do 10-14.
PKa poskytuje rovnaké informácie len iným spôsobom. Čím je hodnota pKa menšia, tým silnejšia je kyselina. Slabé kyseliny majú pKa v rozmedzí od 2 do 14.
Pochopenie Kb a pKb
Kb je bázická disociačná konštanta. Základná disociačná konštanta je miera úplnosti disociácie bázy na jej iónové zložky vo vode.
- Kb = [B +] [OH -] / [BOH]
- pKb = -log Kb
Veľká hodnota Kb označuje vysokú úroveň disociácie silnej bázy. Nižšia hodnota pKb znamená silnejšiu bázu.
pKa a pKb sú spojené jednoduchým vzťahom:
- pKa + pKb = 14
Čo je to PI?
Ďalším dôležitým bodom je pi. Toto je izoelektrický bod. Je to pH, pri ktorom je proteín (alebo iná molekula) elektricky neutrálny (bez čistého elektrického náboja).