pH, pKa, Ka, pKb und Kb erklärt
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Es gibt verwandte Maßstäbe in der Chemie, um zu messen, wie sauer oder basisch eine Lösung ist und wie stark Säuren und Basen sind. Obwohl die pH-Skala am bekanntesten ist, sind pKa, Ka, pKb und Kb gebräuchliche Berechnungen, die Aufschluss über Säure-Base-Reaktionen geben. Hier finden Sie eine Erläuterung der Begriffe und ihrer Unterschiede.
Was bedeutet das "p"??
Immer wenn Sie ein "p" vor einem Wert wie pH, pKa und pKb sehen, bedeutet dies, dass Sie es mit einem -log des Werts zu tun haben, der auf das "p" folgt. Zum Beispiel ist pKa das -log von Ka. Aufgrund der Funktionsweise der Protokollfunktion bedeutet ein kleinerer pKa einen größeren Ka. Der pH-Wert ist der logarithmische Wert der Wasserstoffionenkonzentration und so weiter.
Formeln und Definitionen für pH und Gleichgewichtskonstante
pH und pOH sind ähnlich wie Ka, pKa, Kb und pKb verwandt. Wenn Sie den pH-Wert kennen, können Sie den pOH berechnen. Wenn Sie eine Gleichgewichtskonstante kennen, können Sie die anderen berechnen.
Über pH
Der pH-Wert ist ein Maß für die Wasserstoffionenkonzentration [H +] in einer wässrigen (Wasser-) Lösung. Die pH-Skala reicht von 0 bis 14. Ein niedriger pH-Wert zeigt die Azidität an, ein pH-Wert von 7 ist neutral und ein hoher pH-Wert zeigt die Alkalinität an. Der pH-Wert gibt Auskunft darüber, ob es sich um eine Säure oder eine Base handelt. Er gibt jedoch nur einen begrenzten Wert an, der die wahre Stärke der Säure einer Base angibt. Die Formel zur Berechnung von pH und pOH lautet:
pH = - log [H +]
pOH = - log [OH-]
Bei 25 Grad Celsius:
pH + pOH = 14
Ka und pKa verstehen
Ka, pKa, Kb und pKb sind hilfreicher, um vorherzusagen, ob eine Spezies bei einem bestimmten pH-Wert Protonen spenden oder akzeptieren wird. Sie beschreiben den Ionisationsgrad einer Säure oder Base und sind echte Indikatoren für die Säure- oder Basenstärke, da die Zugabe von Wasser zu einer Lösung die Gleichgewichtskonstante nicht verändert. Ka und pKa beziehen sich auf Säuren, während sich Kb und pKb mit Basen befassen. Wie pH und pOH berücksichtigen diese Werte auch die Wasserstoffionen- oder Protonenkonzentration (für Ka und pKa) oder die Hydroxidionenkonzentration (für Kb und pKb)..
Ka und Kb sind durch die Ionenkonstante für Wasser Kw miteinander verwandt:
- Kw = Ka x Kb
Ka ist die Säuredissoziationskonstante. pKa ist einfach das -log dieser Konstante. In ähnlicher Weise ist Kb die Basendissoziationskonstante, während pKb das -log der Konstante ist. Die Säure- und Basendissoziationskonstanten werden üblicherweise in Mol pro Liter (mol / l) ausgedrückt. Säuren und Basen dissoziieren nach allgemeinen Gleichungen:
- HA + H2O ⇆ A- + H3Ö+
- HB + H2O ⇆ B+ + OH-
In den Formeln steht A für Säure und B für Base.
- Ka = [H +] [A -] / [HA]
- pKa = - log Ka
- bei der Hälfte des Äquivalenzpunkts ist pH = pKa = -log Ka
Ein hoher Ka-Wert weist auf eine starke Säure hin, da die Säure weitgehend in ihre Ionen dissoziiert. Ein großer Ka-Wert bedeutet auch, dass die Bildung von Produkten bei der Reaktion begünstigt wird. Ein kleiner Ka-Wert bedeutet, dass wenig Säure dissoziiert, sodass Sie eine schwache Säure haben. Der Ka-Wert für die meisten schwachen Säuren liegt zwischen 10-2 bis 10-14.
Der pKa gibt die gleichen Informationen nur auf andere Weise. Je kleiner der Wert von pKa ist, desto stärker ist die Säure. Schwache Säuren haben einen pKa-Wert zwischen 2 und 14.
Kb und pKb verstehen
Kb ist die Basendissoziationskonstante. Die Basendissoziationskonstante ist ein Maß dafür, wie vollständig eine Base in ihre Ionenbestandteile im Wasser dissoziiert.
- Kb = [B +] [OH -] / [BOH]
- pKb = -log Kb
Ein großer Kb-Wert zeigt den hohen Dissoziationsgrad einer starken Base an. Ein niedrigerer pKb-Wert zeigt eine stärkere Base an.
pKa und pKb sind durch die einfache Beziehung verbunden:
- pKa + pKb = 14
Was ist pI??
Ein weiterer wichtiger Punkt ist pI. Dies ist der isoelektrische Punkt. Dies ist der pH-Wert, bei dem ein Protein (oder ein anderes Molekül) elektrisch neutral ist (keine elektrische Nettoladung aufweist)..
