ΡΗ, ρΚα, Κβ, ρΚο και Kb Εξηγείται

Υπάρχουν σχετικές κλίμακες στη χημεία που χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση του πόσο όξινη ή βασική λύση είναι και την αντοχή των οξέων και των βάσεων. παρόλο που το κλίμακα pH είναι πολύ γνωστό, pKa, Κα, pKb, και Kb είναι συνηθισμένοι υπολογισμοί που προσφέρουν διορατικότητα αντιδράσεις οξέος-βάσης. Ακολουθεί μια εξήγηση των όρων και του τρόπου με τον οποίο διαφέρουν μεταξύ τους.

Κάθε φορά που βλέπετε ένα "p" μπροστά από μια τιμή, όπως ρΗ, ρΚα, και pKb, σημαίνει ότι έχετε να κάνουμε με ένα λογότυπο της αξίας που ακολουθεί το "p". Για παράδειγμα, το pKa είναι το -log του Ka. Λόγω του τρόπου λειτουργίας της λειτουργίας καταγραφής, ένα μικρότερο pKa σημαίνει μεγαλύτερο Ka. Το ρΗ είναι η -log συγκέντρωσης ιόντων υδρογόνου, και ούτω καθεξής.

Το ρΗ και η ρΟΗ σχετίζονται, όπως επίσης και τα Ka, pKa, Kb και pKb. Αν γνωρίζετε το pH, μπορείτε να υπολογίσετε pOH. Εάν γνωρίζετε μια σταθερά ισορροπίας, μπορείτε να υπολογίσετε τα υπόλοιπα.

Το ρΗ είναι ένα μέτρο συγκέντρωσης ιόντων υδρογόνου, [Η +], σε ένα υδατικό (νερό) διάλυμα. Η κλίμακα pH κυμαίνεται από 0 έως 14. Μία χαμηλή τιμή ρΗ δεικνύει οξύτητα, ένα ρΗ 7 είναι ουδέτερο και μια υψηλή τιμή ρΗ δεικνύει αλκαλικότητα. Η τιμή του pH μπορεί να σας πει εάν ασχολείστε με ένα οξύ ή μια βάση, αλλά προσφέρει περιορισμένη τιμή που δείχνει την πραγματική ισχύ του οξέος μιας βάσης. Οι τύποι για τον υπολογισμό του pH και της pOH είναι:

ρΗ = - log [Η +]

pOH = - log [ΟΗ-]

Στους 25 βαθμούς Κελσίου:

ρΗ + ρΟΗ = 14

Τα Ka, pKa, Kb και pKb είναι πολύ χρήσιμα όταν προβλέπουμε εάν ένα είδος θα δωρίσει ή θα αποδεχθεί πρωτόνια σε μια συγκεκριμένη τιμή pH. Περιγράφουν τον βαθμό ιονισμού ενός οξέος ή βάσης και είναι πραγματικοί δείκτες αντοχής οξέος ή βάσης, διότι η προσθήκη νερού σε ένα διάλυμα δεν θα αλλάξει τη σταθερά ισορροπίας. Τα κα και ρΚα σχετίζονται με οξέα, ενώ τα Kb και pKb ασχολούνται με βάσεις. Όπως και το pH και pOH, αυτές οι τιμές επίσης λαμβάνουν υπόψη το ιόν υδρογόνου ή τη συγκέντρωση πρωτονίων (για το Ka και το pKa) ή τη συγκέντρωση ιόντων υδροξειδίου (για Kb και pKb).

Ka και Kb σχετίζονται μεταξύ τους μέσω της σταθεράς ιόντων για το νερό, Kw:

• Kw = Ka x Kb

Το Ka είναι η σταθερά διάστασης οξέος. Το pKa είναι απλώς το -log αυτής της σταθεράς. Ομοίως, το Kb είναι η σταθερά διάστασης βάσης, ενώ το pKb είναι η -log της σταθεράς. Οι σταθερές διάστασης οξέος και βάσης εκφράζονται συνήθως σε γραμμομόρια ανά λίτρο (mol / L). Τα οξέα και οι βάσεις διαχωρίζονται σύμφωνα με τις γενικές εξισώσεις:

• ΗΑ + Η₂O ⇆ A^- + Η₃Ο⁺
• ΗΒ + Η₂O ⇆ Β⁺ + ΟΗ^-

Στους τύπους, το Α σημαίνει οξύ και το Β είναι βάση.

• Ka = [Η +] [Α-] / [ΗΑ]
• pKa = - log Ka
• στο μισό σημείο ισοδυναμίας, pH = pKa = -log Ka

Μια μεγάλη τιμή Ka υποδεικνύει ένα ισχυρό οξύ, επειδή σημαίνει ότι το οξύ διασπάται σε μεγάλο βαθμό στα ιόντα του. Μια μεγάλη τιμή Ka σημαίνει επίσης ότι προτιμάται ο σχηματισμός των προϊόντων στην αντίδραση. Μία μικρή τιμή του Ka σημαίνει ότι λίγο από το οξύ διασπάται, οπότε έχετε ασθενές οξύ. Η τιμή Κa για τα περισσότερα ασθενή οξέα κυμαίνεται από 10^-2 έως 10^-14.

Το pKa δίνει τις ίδιες πληροφορίες, με διαφορετικό τρόπο. Όσο μικρότερη είναι η τιμή του pKa, τόσο ισχυρότερο είναι το οξύ. Τα ασθενή οξέα έχουν pKa που κυμαίνεται από 2-14.

Kb είναι η σταθερά διάστασης βάσης. Η σταθερά διάστασης βάσης είναι ένα μέτρο του πόσο απολύτως μια βάση διαχωρίζεται στα ιόντα συστατικά της στο νερό.

• Kb = [Β +] [ΟΗ -] / [ΒΟΗ]
• pKb = -log Kb

Μια μεγάλη τιμή Kb υποδεικνύει το υψηλό επίπεδο διάστασης μιας ισχυρής βάσης. Μία χαμηλότερη τιμή pKb υποδεικνύει μία ισχυρότερη βάση.

Τα pKa και pKb σχετίζονται με την απλή σχέση:

• pKa + pKb = 14

Ένα άλλο σημαντικό σημείο είναι το pI. Αυτό είναι το ισοηλεκτρικό σημείο. Είναι το pH στο οποίο μια πρωτεΐνη (ή άλλο μόριο) είναι ηλεκτρικά ουδέτερη (δεν έχει καθαρό ηλεκτρικό φορτίο).