Bylo vysvětleno pH, pKa, Ka, pKb a Kb

V chemii existují související stupnice používané k měření toho, jak kyselý nebo bazický roztok je a síla kyselin a zásad. Ačkoliv stupnice pH je nejznámější, pKa, Ka, pKb, a Kb jsou běžné výpočty, které nabízejí nahlédnutí acidobazické reakce. Zde je vysvětlení termínů a jejich odlišnosti.

Kdykoli uvidíte "p" před hodnotou, jako pH, pKa, a pKb, znamená to, že jednáte s -logem hodnoty následující po „p“. Například pKa je -log Ka. Vzhledem k tomu, jak funkce log funguje, menší pKa znamená větší Ka. pH je -log koncentrace vodíkových iontů atd.

pH a pOH jsou příbuzné, stejně jako Ka, pKa, Kb a pKb. Pokud znáte pH, můžete vypočítat pOH. Pokud znáte rovnovážnou konstantu, můžete vypočítat ostatní.

pH je míra koncentrace vodíkových iontů, [H +], ve vodném (vodním) roztoku. Měřítko pH se pohybuje od 0 do 14. Nízká hodnota pH znamená kyselost, pH 7 je neutrální a vysoká hodnota pH znamená alkalitu. Hodnota pH vám může sdělit, zda jednáte s kyselinou nebo zásadou, ale nabízí omezenou hodnotu označující skutečnou sílu kyseliny báze. Vzorce pro výpočet pH a pOH jsou:

pH = - log [H +]

pOH = - log [OH-]

Při 25 stupních Celsia:

pH + pOH = 14

Ka, pKa, Kb a pKb jsou nejužitečnější při předpovídání, zda druh daruje nebo přijímá protony při specifické hodnotě pH. Popisují stupeň ionizace kyseliny nebo báze a jsou skutečnými ukazateli síly kyseliny nebo báze, protože přidání vody k roztoku nezmění rovnovážnou konstantu. Ka a pKa se vztahují na kyseliny, zatímco Kb a pKb se zabývají bázemi. Jako pH a pOH, tyto hodnoty také odpovídají koncentraci vodíkových iontů nebo protonů (pro Ka a pKa) nebo koncentraci hydroxidových iontů (pro Kb a pKb).

Ka a Kb jsou vzájemně propojeny iontovou konstantou pro vodu, Kw:

• Kw = Ka x Kb

Ka je disociační konstanta kyseliny. pKa je jednoduše -log této konstanty. Podobně Kb je základní disociační konstanta, zatímco pKb je -log konstanty. Disociační konstanty kyseliny a báze jsou obvykle vyjádřeny v molech na litr (mol / l). Kyseliny a báze se disociují podle obecných rovnic:

• HA + H₂O ⇆ A^- + H₃Ó⁺
• HB + H₂O ⇆ B⁺ + OH^-

Ve vzorcích A znamená kyselinu a B znamená bázi.

• Ka = [H +] [A -] / [HA]
• pKa = - log Ka
• v polovině bodu ekvivalence, pH = pKa = -log Ka

Velká hodnota Ka znamená silnou kyselinu, protože to znamená, že kyselina je do značné míry disociována na její ionty. Velká hodnota Ka také znamená, že je podporována tvorba produktů v reakci. Malá hodnota Ka znamená, že se málo kyseliny disociuje, takže máte slabou kyselinu. Hodnota Ka pro většinu slabých kyselin se pohybuje od 10^-2 do 10^-14.

PKa poskytuje stejné informace jen jiným způsobem. Čím menší je hodnota pKa, tím silnější je kyselina. Slabé kyseliny mají pKa v rozmezí 2-14.

Kb je základní disociační konstanta. Konstanta disociace báze je měřítkem toho, jak se zcela disociuje báze na její složky iontů ve vodě.

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

Velká hodnota Kb značí vysokou úroveň disociace silné báze. Nižší hodnota pKb znamená silnější základnu.

pKa a pKb jsou spojeny jednoduchým vztahem:

• pKa + pKb = 14

Dalším důležitým bodem je pi. Toto je izoelektrický bod. Je to pH, při kterém je protein (nebo jiná molekula) elektricky neutrální (nemá žádný elektrický náboj).