Spiegazione di pH, pKa, Ka, pKb e Kb
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Ci sono scale correlate in chimica usate per misurare quanto sia acida o basica una soluzione e la forza di acidi e basi. Sebbene la scala del pH sia la più familiare, pKa, Ka, pKb e Kb sono calcoli comuni che offrono informazioni dettagliate sulle reazioni acido-base. Ecco una spiegazione dei termini e di come differiscono l'uno dall'altro.
Cosa significa "p"?
Ogni volta che vedi una "p" davanti a un valore, come pH, pKa e pKb, significa che hai a che fare con un log del valore che segue la "p". Ad esempio, pKa è il log di Ka. A causa del modo in cui funziona la funzione log, un pKa più piccolo significa un Ka più grande. Il pH è il log della concentrazione di ioni idrogeno, e così via.
Formule e definizioni per pH e costante di equilibrio
pH e pOH sono correlati, proprio come Ka, pKa, Kb e pKb. Se conosci il pH, puoi calcolare pOH. Se conosci una costante di equilibrio, puoi calcolare le altre.
A proposito di pH
Il pH è una misura della concentrazione di ioni idrogeno, [H +], in una soluzione acquosa (acqua). La scala del pH varia da 0 a 14. Un valore di pH basso indica acidità, un pH = 7 è neutro e un valore di pH elevato indica alcalinità. Il valore del pH può dirti se hai a che fare con un acido o una base, ma offre un valore limitato che indica la vera forza dell'acido di una base. Le formule per calcolare pH e pOH sono:
pH = - log [H +]
pOH = - log [OH-]
A 25 gradi Celsius:
pH + pOH = 14
Comprensione di Ka e pKa
Ka, pKa, Kb e pKb sono più utili per prevedere se una specie donerà o accetterà protoni a un valore di pH specifico. Descrivono il grado di ionizzazione di un acido o di una base e sono veri e propri indicatori della forza dell'acido o della base perché l'aggiunta di acqua a una soluzione non cambierà la costante di equilibrio. Ka e pKa si riferiscono agli acidi, mentre Kb e pKb si occupano di basi. Come pH e pOH, questi valori spiegano anche la concentrazione di ioni idrogeno o protone (per Ka e pKa) o la concentrazione di ioni idrossido (per Kb e pKb).
Ka e Kb sono correlati tra loro attraverso la costante ionica per l'acqua, Kw:
- Kw = Ka x Kb
Ka è la costante di dissociazione acida. pKa è semplicemente il log di questa costante. Allo stesso modo, Kb è la costante di dissociazione di base, mentre pKb è il log della costante. Le costanti di dissociazione acido e base sono generalmente espresse in termini di mole per litro (mol / L). Gli acidi e le basi si dissociano secondo le equazioni generali:
- HA + H2O ⇆ A- + H3O+
- HB + H2O ⇆ B+ + OH-
Nelle formule, A sta per acido e B per base.
- Ka = [H +] [A -] / [HA]
- pKa = - log Ka
- a metà del punto di equivalenza, pH = pKa = -log Ka
Un grande valore di Ka indica un acido forte perché significa che l'acido è ampiamente dissociato nei suoi ioni. Un valore Ka elevato significa anche che è favorita la formazione di prodotti nella reazione. Un piccolo valore di Ka significa poca dissociazione dell'acido, quindi hai un acido debole. Il valore Ka per la maggior parte degli acidi deboli varia da 10-2 a 10-14.
Il pKa fornisce le stesse informazioni, solo in modo diverso. Minore è il valore di pKa, più forte è l'acido. Gli acidi deboli hanno un pKa compreso tra 2-14.
Comprensione di Kb e pKb
Kb è la costante di dissociazione di base. La costante di dissociazione di base è una misura di come una base si dissocia completamente nei suoi ioni componenti in acqua.
- Kb = [B +] [OH -] / [BOH]
- pKb = -log Kb
Un valore Kb elevato indica l'alto livello di dissociazione di una base forte. Un valore pKb inferiore indica una base più forte.
pKa e pKb sono correlati dalla semplice relazione:
- pKa + pKb = 14
Cos'è pI?
Un altro punto importante è pI. Questo è il punto isoelettrico. È il pH a cui una proteina (o un'altra molecola) è elettricamente neutra (non ha carica elettrica netta).
