pH, pKa, Ka, pKb og Kb forklart

En guide til syre-base likevektskonstanter

Plassering av pH-teststrimmel i væske. Stephan Zabel / Getty Images

Det er relaterte skalaer i kjemi som brukes til å måle hvor sur eller basisk en løsning er og styrken til syrer og baser . Selv om pH-skala er mest kjent, pKa , De , pKb , og Kb er vanlige beregninger som gir innsikt i syre-base reaksjoner . Her er en forklaring av begrepene og hvordan de skiller seg fra hverandre.

Hva betyr 'p'?

Når du ser en 'p' foran en verdi, som pH, pKa , og pKb, betyr det at du har å gjøre med en -log av verdien etter 'p'. For eksempel er pKa -logen til Ka. På grunn av måten loggfunksjonen fungerer på, betyr en mindre pKa en større Ka. pH er -log for hydrogenionkonsentrasjon, og så videre.

Formler og definisjoner for pH og likevektskonstant

pH og pOH er relatert, akkurat som Ka, pKa, Kb og pKb er. Hvis du vet pH, kan du beregne pOH. Hvis du kjenner en likevektskonstant, kan du regne ut de andre.

Om pH

pH er et mål på hydrogenionkonsentrasjon, [H+], i en vandig (vann) løsning. pH-skalaen går fra 0 til 14. En lav pH-verdi indikerer surhet, en pH på 7 er nøytral, og en høy pH-verdi indikerer alkalitet. pH-verdien kan fortelle deg om du har å gjøre med en syre eller en base, men den gir begrenset verdi som indikerer den sanne styrken til syren til en base. Formlene for å beregne pH og pOH er:

pH = - log [H+]

pOH = - log [OH-]

Ved 25 grader Celsius:

pH + pOH = 14

Forstå Ka og pKa

Ka, pKa, Kb og pKb er mest nyttige når man forutsier om en art vil donere eller akseptere protoner ved en bestemt pH-verdi. De beskriver graden av ionisering av en syre eller base og er sanne indikatorer på syre- eller basestyrke fordi tilsetning av vann til en løsning ikke vil endre likevektskonstanten. Ka og pKa forholder seg til syrer, mens Kb og pKb omhandler baser. Som pH og pOH , står disse verdiene også for hydrogenion- eller protonkonsentrasjon (for Ka og pKa) eller hydroksydionkonsentrasjon (for Kb og pKb).

Ka og Kb er relatert til hverandre gjennom ionekonstanten for vann, Kw:

• Kw = Ka x Kb

Ka er syredissosiasjonskonstanten. pKa er ganske enkelt -logen til denne konstanten. På samme måte er Kb basisdissosiasjonskonstanten, mens pKb er -logen til konstanten. Syre- og basedissosiasjonskonstantene uttrykkes vanligvis i mol per liter (mol/L). Syrer og baser dissosieres i henhold til generelle ligninger:

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

I formlene står A for syre og B for base.

• Ka = [H+][A-]/ [HA]
• pKa = - log Ka
• ved halve ekvivalenspunktet, pH = pKa = -log Ka

En stor Ka-verdi indikerer en sterk syre fordi det betyr at syren i stor grad er dissosiert til ionene sine. En stor Ka-verdi betyr også at dannelsen av produkter i reaksjonen favoriseres. En liten Ka-verdi betyr at lite av syren dissosierer, så du har en svak syre. Ka-verdien for de fleste svake syrer varierer fra 10^-totil 10^-14.

pKa gir samme informasjon, bare på en annen måte. Jo mindre verdien av pKa, desto sterkere er syren. Svake syrer har en pKa som varierer fra 2-14.

Forstå Kb og pKb

Kb er basisdissosiasjonskonstanten. Basedissosiasjonskonstanten er et mål på hvor fullstendig en base dissosierer til sine komponentioner i vann.

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

En stor Kb-verdi indikerer det høye dissosiasjonsnivået til en sterk base. En lavere pKb-verdi indikerer en sterkere base.

pKa og pKb er relatert med den enkle relasjonen:

• pKa + pKb = 14

Hva er pI?

Et annet viktig poeng er pI. Dette er det isoelektriske punktet. Det er pH der et protein (eller et annet molekyl) er elektrisk nøytralt (har ingen netto elektrisk ladning).