شرح الأس الهيدروجيني ، pKa ، Ka ، pKb ، و Kb

هناك مقاييس ذات صلة في الكيمياء تستخدم لقياس مدى الحموضة أو الحل الأساسي و قوة الأحماض والقواعد. على الرغم من أن مقياس درجة الحموضة هو مألوف أكثر ، pKa, كا, pKbو Kb هي حسابات شائعة تقدم نظرة ثاقبة تفاعلات الحمض القاعدي. إليك شرح للمصطلحات وكيف تختلف عن بعضها البعض.

كلما رأيت "p" أمام قيمة ، مثل الرقم الهيدروجيني ، pKa، و pKb ، فهذا يعني أنك تتعامل مع -log للقيمة بعد "p". على سبيل المثال ، pKa هو - مدونة كا. نظرًا للطريقة التي تعمل بها وظيفة السجل ، فإن pKa الأصغر يعني Ka أكبر. الرقم الهيدروجيني هو -log تركيز تركيز أيون الهيدروجين ، وهلم جرا.

يرتبط الرقم الهيدروجيني و pOH ، تمامًا مثل Ka و pKa و Kb و pKb. إذا كنت تعرف الأس الهيدروجيني ، يمكنك حساب الأس الهيدروجيني. إذا كنت تعرف ثابت التوازن ، يمكنك حساب الآخرين.

الرقم الهيدروجيني هو مقياس لتركيز أيون الهيدروجين [H +] في محلول مائي (مائي). يتراوح مقياس الأس الهيدروجيني من 0 إلى 14. تشير قيمة الرقم الهيدروجيني المنخفضة إلى الحموضة ، والرقم الهيدروجيني 7 محايد ، وقيمة الرقم الهيدروجيني العالية تشير إلى القلوية. يمكن أن تخبرك قيمة الأس الهيدروجيني ما إذا كنت تتعامل مع حمض أو قاعدة ، ولكنها تقدم قيمة محدودة تشير إلى القوة الحقيقية لحمض القاعدة. الصيغ لحساب الأس الهيدروجيني والأس الهيدروجيني هي:

الرقم الهيدروجيني = - تسجيل [H +]

pOH = - تسجيل [OH-]

عند 25 درجة مئوية:

الرقم الهيدروجيني + الرقم الهيدروجيني = 14

كا ، pKa ، Kb ، و pKb هي الأكثر فائدة عند توقع ما إذا كانت الأنواع ستتبرع أو تقبل البروتونات بقيمة حمضية محددة. تصف درجة التأين للحمض أو القاعدة وهي مؤشرات حقيقية على قوة الحمض أو القاعدة لأن إضافة الماء إلى المحلول لن يغير ثابت التوازن. يرتبط Ka و pKa بالأحماض ، بينما يتعامل Kb و pKb مع القواعد. مثل درجة الحموضة و الرقم الهيدروجيني، هذه القيم مسؤولة أيضًا عن تركيز أيون الهيدروجين أو تركيز البروتون (لـ Ka و pKa) أو تركيز أيون الهيدروكسيد (لـ Kb و pKb).

يرتبط Ka و Kb ببعضهما البعض من خلال ثابت الأيونات للمياه ، Kw:

• Kw = Ka x Kb

كا هو ثابت تفكك الحمض. pKa هو ببساطة مدونة هذا الثابت. وبالمثل ، Kb هو ثابت التفكك الأساسي ، بينما pKb هو -log الخاص بالثابت. عادة ما يتم التعبير عن ثوابت التفكك الحمضي والقاعدي من حيث الشامات لكل لتر (مول / لتر). تتفكك الأحماض والقواعد وفقًا للمعادلات العامة:

• HA + H₂O ⇆ A^- + ح₃يا⁺
• HB + H₂O ⇆ B⁺ + OH^-

في الصيغ ، يشير A إلى الحمض و B إلى القاعدة.

• Ka = [H +] [A -] / [HA]
• pKa = - سجل كا
• عند نصف نقطة التكافؤ ، pH = pKa = -log Ka

تشير قيمة Ka الكبيرة إلى حمض قوي لأنه يعني أن الحمض ينفصل إلى حد كبير في أيوناته. وتعني قيمة Ka الكبيرة أيضًا تفضيل تكوين المنتجات في التفاعل. تعني قيمة Ka الصغيرة أن القليل من الحمض ينفصل ، لذلك لديك حمض ضعيف. تتراوح قيمة كا لمعظم الأحماض الضعيفة من 10^-2 إلى 10^-14.

يعطي pKa نفس المعلومات ، بطريقة مختلفة فقط. كلما كانت قيمة pKa أصغر ، كان الحمض أقوى. الأحماض الضعيفة لها pKa تتراوح بين 2-14.

Kb هو ثابت التفكك الأساسي. ثابت تفكك القاعدة هو مقياس لكيفية انفصال القاعدة تمامًا في أيونات مكوناتها في الماء.

• كيلوبايت = [B +] [OH -] / [BOH]
• pKb = -log Kb

تشير قيمة Kb الكبيرة إلى المستوى العالي لتفكك قاعدة قوية. تشير قيمة pKb أقل إلى قاعدة أقوى.

يرتبط pKa و pKb بالعلاقة البسيطة:

• pKa + pKb = 14

نقطة أخرى مهمة هي pI. هذه هي النقطة الكهروضوئية. هو الرقم الهيدروجيني الذي يكون فيه البروتين (أو جزيء آخر) محايدًا كهربائيًا (ليس لديه شحنة كهربائية صافية).