Существуют соответствующие шкалы в химии, используемые для измерения кислотности или щелочности раствора и сила кислот и оснований. Хотя шкала рН самый знакомый, рКа, Ка, ПКБи КБ являются общими расчетами, которые предлагают понимание кислотно-основные реакции. Вот объяснение терминов и как они отличаются друг от друга.
Что означает «р»?
Всякий раз, когда вы видите «р» перед значением, как рН, пКа, и pKb, это означает, что вы имеете дело с -log значения, следующего за «p». Например, pKa - это журнал Ka. Из-за того, как работает функция log, меньшее значение pKa означает большее значение Ka. pH - журнал концентрации ионов водорода и так далее.
Формулы и определения для рН и константы равновесия
pH и pOH взаимосвязаны, так же как и Ka, pKa, Kb и pKb. Если вы знаете pH, вы можете рассчитать pOH. Если вы знаете константу равновесия, вы можете вычислить остальные.
О рН
pH является мерой концентрации ионов водорода, [H +], в водном (водном) растворе. Шкала рН колеблется от 0 до 14. Низкое значение pH указывает на кислотность, pH 7 является нейтральным, а высокое значение pH указывает на щелочность. Значение pH может сказать вам, имеете ли вы дело с кислотой или основанием, но оно предлагает ограниченное значение, указывающее истинную силу кислоты основания. Формулы для расчета pH и pOH:
pH = - log [H +]
рОН = - log [OH-]
При 25 градусах Цельсия:
pH + pOH = 14
Понимание Ка и рКа
Ka, pKa, Kb и pKb наиболее полезны при прогнозировании, будет ли вид жертвовать или принимать протоны при определенном значении pH. Они описывают степень ионизации кислоты или основания и являются истинными показателями силы кислоты или основания, потому что добавление воды в раствор не изменит константу равновесия. Ka и pKa относятся к кислотам, тогда как Kb и pKb имеют дело с основаниями. Как рН и рОНэти значения также учитывают концентрацию ионов водорода или протонов (для Ka и pKa) или концентрацию гидроксид-ионов (для Kb и pKb).
Ka и Kb связаны друг с другом через ионную постоянную для воды, кВт:
- Kw = Ka x Kb
Ка - константа диссоциации кислоты. pKa - это просто -log этой константы. Аналогично, Kb является базовой константой диссоциации, а pKb является -log константы. Константы диссоциации кислоты и основания обычно выражаются в молях на литр (моль / л). Кислоты и основания диссоциируют в соответствии с общими уравнениями:
- HA + H2O ⇆ A- + H3О+
- HB + H2O ⇆ B+ + ОН-
В формулах A обозначает кислоту, а B обозначает основание.
- Ka = [H +] [A -] / [HA]
- pKa = - log Ka
- в половине точки эквивалентности, pH = pKa = -log Ka
Большое значение Ka указывает на сильную кислоту, потому что это означает, что кислота в значительной степени диссоциирует на свои ионы. Большое значение Ka также означает, что образование продуктов в реакции является предпочтительным. Небольшое значение Ka означает, что кислота слабо диссоциирует, поэтому у вас слабая кислота. Значение Ka для большинства слабых кислот колеблется от 10-2 до 10-14.
ПК дает ту же информацию, просто по-другому. Чем меньше значение рКа, тем сильнее кислота. Слабые кислоты имеют pKa в диапазоне от 2 до 14.
Понимание КБ и ПКБ
Kb - базовая константа диссоциации. Константа диссоциации основания является мерой того, насколько полностью основание диссоциирует на составляющие его ионы в воде.
- Kb = [B +] [OH -] / [BOH]
- pKb = -log Kb
Большое значение Кб указывает на высокий уровень диссоциации сильного основания. Более низкое значение pKb указывает на более сильное основание.
pKa и pKb связаны простым соотношением:
- pKa + pKb = 14
Что такое пи?
Еще один важный момент - это пи. Это изоэлектрическая точка. Это рН, при котором белок (или другая молекула) электрически нейтрален (не имеет чистого электрического заряда).