pH, pKa, Ka, pKb en Kb verklaard
Share
Er zijn gerelateerde schalen in de chemie die worden gebruikt om te meten hoe zuur of basisch een oplossing is en de sterkte van zuren en basen. Hoewel de pH-schaal het meest bekend is, zijn pKa, Ka, pKb en Kb gebruikelijke berekeningen die inzicht bieden in zuur-base reacties. Hier is een uitleg van de voorwaarden en hoe ze van elkaar verschillen.
Wat betekent de "p"?
Wanneer u een "p" voor een waarde ziet, zoals pH, pKa en pKb, betekent dit dat u te maken hebt met een -log van de waarde na de "p". Bijvoorbeeld, pKa is de -log van Ka. Vanwege de manier waarop de logfunctie werkt, betekent een kleinere pKa een grotere Ka. pH is het -log van waterstofionconcentratie, enzovoort.
Formules en definities voor pH en evenwichtsconstante
pH en pOH zijn verwant, net zoals Ka, pKa, Kb en pKb. Als u de pH weet, kunt u pOH berekenen. Als u een evenwichtsconstante kent, kunt u de anderen berekenen.
Ongeveer pH
pH is een maat voor waterstofionconcentratie, [H +], in een waterige (water) oplossing. De pH-schaal varieert van 0 tot 14. Een lage pH-waarde geeft zuurgraad aan, een pH = 7 is neutraal en een hoge pH-waarde geeft alkaliteit aan. De pH-waarde kan je vertellen of je te maken hebt met een zuur of een base, maar het biedt een beperkte waarde die de ware sterkte van het zuur van een base aangeeft. De formule om de pH en pOH te berekenen zijn:
pH = - log [H +]
pOH = - log [OH-]
Bij 25 graden Celsius:
pH + pOH = 14
Ka en pKa begrijpen
Ka, pKa, Kb en pKb zijn nuttiger om te voorspellen of een soort protonen bij een specifieke pH-waarde zal doneren of accepteren. Ze beschrijven de mate van ionisatie van een zuur of base en zijn echte indicatoren van zuur of basesterkte omdat het toevoegen van water aan een oplossing de evenwichtsconstante niet zal veranderen. Ka en pKa hebben betrekking op zuren, terwijl Kb en pKb te maken hebben met basen. Net als pH en pOH houden deze waarden ook rekening met de concentratie waterstofionen of protonen (voor Ka en pKa) of de concentratie hydroxide-ionen (voor Kb en pKb).
Ka en Kb zijn aan elkaar gerelateerd door de ionconstante voor water, Kw:
- Kw = Ka x Kb
Ka is de zure dissociatieconstante. pKa is gewoon de log van deze constante. Evenzo is Kb de basisdissociatieconstante, terwijl pKb de -log van de constante is. De dissociatieconstanten van zuur en base worden gewoonlijk uitgedrukt in mol per liter (mol / l). Zuren en basen dissociëren volgens algemene vergelijkingen:
- HA + H2O ⇆ A- + H3O+
- HB + H2O ⇆ B+ + OH-
In de formules staat A voor zuur en B voor base.
- Ka = [H +] [A -] / [HA]
- pKa = - log Ka
- op de helft van het equivalentiepunt, pH = pKa = -log Ka
Een grote Ka-waarde duidt op een sterk zuur omdat dit betekent dat het zuur grotendeels in zijn ionen is gedissocieerd. Een grote Ka-waarde betekent ook dat de vorming van producten in de reactie de voorkeur heeft. Een kleine Ka-waarde betekent dat weinig van het zuur dissocieert, dus je hebt een zwak zuur. De Ka-waarde voor de meeste zwakke zuren varieert van 10-2 tot 10-14.
De pKa geeft dezelfde informatie, alleen op een andere manier. Hoe kleiner de waarde van pKa, hoe sterker het zuur. Zwakke zuren hebben een pKa variërend van 2-14.
Kb en pKb begrijpen
Kb is de basisdissociatieconstante. De basisdissociatieconstante is een maat voor hoe volledig een base dissocieert in zijn samenstellende ionen in water.
- Kb = [B +] [OH -] / [BOH]
- pKb = -log Kb
Een grote Kb-waarde geeft het hoge dissociatieniveau van een sterke basis aan. Een lagere pKb-waarde geeft een sterkere basis aan.
pKa en pKb zijn gerelateerd door de eenvoudige relatie:
- pKa + pKb = 14
Wat is pI?
Een ander belangrijk punt is pI. Dit is het isoelektrische punt. Het is de pH waarbij een eiwit (of een ander molecuul) elektrisch neutraal is (geen netto elektrische lading heeft).
