pH, pKa, Ka, pKb och Kb förklarade
Share
Det finns relaterade skalor i kemi som används för att mäta hur sur eller basisk en lösning är och styrkan hos syror och baser. Även om pH-skalan är mest känd är pKa, Ka, pKb och Kb vanliga beräkningar som ger insikt i syrabasreaktioner. Här är en förklaring av villkoren och hur de skiljer sig från varandra.
Vad betyder "p"?
När du ser ett "p" framför ett värde, som pH, pKa och pKb, betyder det att du har att göra med en -logg av värdet efter "p". Till exempel är pKa -log för Ka. På grund av hur loggfunktionen fungerar betyder en mindre pKa en större Ka. pH är loggen för vätejonkoncentrationen, och så vidare.
Formler och definitioner för pH och jämviktskonstant
pH och pOH är relaterade, precis som Ka, pKa, Kb och pKb är. Om du känner till pH kan du beräkna pOH. Om du känner till en jämviktskonstant kan du beräkna de andra.
Om pH
pH är ett mått på vätejonkoncentrationen, [H +], i en vattenlösning (vatten). PH-skalan sträcker sig från 0 till 14. Ett lågt pH-värde indikerar surhet, ett pH = 7 är neutralt och ett högt pH-värde indikerar alkalitet. PH-värdet kan berätta om du har att göra med en syra eller en bas, men det erbjuder ett begränsat värde som indikerar den verkliga styrkan hos en bas. Formeln för att beräkna pH och pOH är:
pH = - log [H +]
pOH = - logg [OH-]
Vid 25 grader Celsius:
pH + pOH = 14
Förstå Ka och pKa
Ka, pKa, Kb och pKb är mer användbara för att förutsäga om en art kommer att donera eller acceptera protoner vid ett specifikt pH-värde. De beskriver graden av jonisering av en syra eller en bas och är sanna indikatorer på syra eller basstyrka eftersom tillsats av vatten till en lösning inte kommer att förändra jämviktskonstanten. Ka och pKa avser syror, medan Kb och pKb handlar om baser. Liksom pH och pOH står dessa värden också för vätejon eller protonkoncentration (för Ka och pKa) eller hydroxidjonkoncentration (för Kb och pKb).
Ka och Kb är relaterade till varandra genom jonkonstanten för vatten, Kw:
- Kw = Ka x Kb
Ka är den sura dissociationskonstanten. pKa är helt enkelt loggan för denna konstant. På liknande sätt är Kb basdissociationskonstanten, medan pKb är -konstanten för konstanten. Syra- och basdissociationskonstanter uttrycks vanligen i termer av mol per liter (mol / L). Syror och baser dissocierar enligt allmänna ekvationer:
- HA + H2O ⇆ A- + H3O+
- HB + H2O ⇆ B+ + ÅH-
I formlerna står A för syra och B för bas.
- Ka = [H +] [A -] / [HA]
- pKa = - logga Ka
- vid halva ekvivalenspunkten, pH = pKa = -log Ka
Ett stort Ka-värde indikerar en stark syra eftersom det betyder att syran till stor del är dissocierad i dess joner. Ett stort Ka-värde betyder också att bildandet av produkter i reaktionen föredras. Ett litet Ka-värde betyder lite av syran som dissocierar, så du har en svag syra. Ka-värdet för de flesta svaga syror varierar från 10-2 till 10-14.
PKa ger samma information, bara på ett annat sätt. Ju mindre värdet på pKa är, desto starkare är syran. Svaga syror har en pKa som sträcker sig från 2-14.
Förstå Kb och pKb
Kb är basdissociationskonstanten. Basdissociationskonstanten är ett mått på hur fullständigt en bas dissocieras till dess komponentjoner i vatten.
- Kb = [B +] [OH -] / [BOH]
- pKb = -log Kb
Ett stort Kb-värde indikerar den höga nivån av dissociation av en stark bas. Ett lägre pKb-värde indikerar en starkare bas.
pKa och pKb är relaterade genom den enkla relationen:
- pKa + pKb = 14
Vad är pI?
En annan viktig punkt är pI. Detta är den isoelektriska punkten. Det är pH vid vilket ett protein (eller en annan molekyl) är elektriskt neutralt (har ingen elektrisk nettoladdning).
