Der er relaterede skalaer i kemi, der bruges til at måle, hvor sur eller basisk en løsning er og styrken af syrer og baser. Selvom pH-skala er mest kendt, pKa, Ka, pKb, og Kb er almindelige beregninger, der giver indsigt i syre-base-reaktioner. Her er en forklaring af betingelserne, og hvordan de adskiller sig fra hinanden.
Hvad betyder "p"?
Hver gang du ser en "p" foran en værdi, som pH, pKa, og pKb, betyder det, at du har at gøre med en log på værdien, der følger "p". For eksempel er pKa -log for Ka. På grund af den måde logfunktionen fungerer, betyder en mindre pKa en større Ka. pH er log for koncentration af hydrogenion osv.
Formler og definitioner for pH og ligevægtskonstant
pH og pOH er beslægtede, ligesom Ka, pKa, Kb og pKb er. Hvis du kender pH, kan du beregne pOH. Hvis du kender en ligevægtskonstant, kan du beregne de andre.
Om pH
pH er et mål for hydrogenionkoncentration, [H +], i en vandig (vand) opløsning. PH-skalaen varierer fra 0 til 14. En lav pH-værdi indikerer surhedsgrad, en pH på 7 er neutral, og en høj pH-værdi indikerer alkalinitet. PH-værdien kan fortælle dig, om du har at gøre med en syre eller en base, men den tilbyder begrænset værdi, der angiver den sande styrke af en bases syre. Formlerne til beregning af pH og pOH er:
pH = - log [H +]
pOH = - log [OH-]
Ved 25 grader Celsius:
pH + pOH = 14
Forståelse af Ka og pKa
Ka, pKa, Kb og pKb er mest nyttige, når de forudsiger, om en art vil donere eller acceptere protoner ved en specifik pH-værdi. De beskriver graden af ionisering af en syre eller base og er ægte indikatorer for syre- eller basestyrke, fordi tilsætning af vand til en opløsning ikke ændrer ligevægtskonstanten. Ka og pKa vedrører syrer, mens Kb og pKb omhandler baser. Ligesom pH og pOHdisse værdier tegner sig også for hydrogenion eller protonkoncentration (for Ka og pKa) eller hydroxidionkoncentration (for Kb og pKb).
Ka og Kb er forbundet med hinanden gennem ionkonstanten for vand, Kw:
- Kw = Ka x Kb
Ka er syredissociationskonstanten. pKa er simpelthen -log for denne konstante. Tilsvarende er Kb basisdissociationskonstanten, mens pKb er -log for konstanten. Syre- og basedissociationskonstanterne udtrykkes sædvanligvis som mol pr. Liter (mol / L). Syrer og baser dissocierer i henhold til generelle ligninger:
- HA + H2O ⇆ A- + H3O+
- HB + H2O ⇆ B+ + OH-
I formlerne står A for syre og B for base.
- Ka = [H +] [A -] / [HA]
- pKa = - log Ka
- ved halvdelen af ækvivalenspunktet, pH = pKa = -log Ka
En stor Ka-værdi indikerer en stærk syre, fordi det betyder, at syren stort set er dissocieret i dens ioner. En stor Ka-værdi betyder også, at dannelsen af produkter i reaktionen foretrækkes. En lille Ka-værdi betyder lidt af syren dissocierer, så du har en svag syre. Ka-værdien for de fleste svage syrer varierer fra 10-2 til 10-14.
PKa giver de samme oplysninger, bare på en anden måde. Jo mindre værdien af pKa er, jo stærkere er syren. Svage syrer har en pKa fra 2-14.
Forståelse af Kb og pKb
Kb er basedissociationskonstanten. Basisdissociationskonstanten er et mål for, hvor fuldstændigt en base dissocierer til dets komponentioner i vand.
- Kb = [B +] [OH -] / [BOH]
- pKb = -log Kb
En stor Kb-værdi angiver det høje niveau af dissociation af en stærk base. En lavere pKb-værdi indikerer en stærkere base.
pKa og pKb er relateret ved den enkle relation:
- pKa + pKb = 14
Hvad er pI?
Et andet vigtigt punkt er pI. Dette er det isoelektriske punkt. Det er den pH, ved hvilken et protein (eller et andet molekyle) er elektrisk neutral (har ingen elektrisk nettoladning).