PH, pKa, Ka, pKb und Kb erklärt

In der Chemie gibt es verwandte Maßstäbe, anhand derer gemessen wird, wie sauer oder basisch eine Lösung ist und die Stärke von Säuren und Basen. Obwohl die pH-Skala ist am bekanntesten, pKa, Ka, pKb, und Kb sind gängige Berechnungen, die Einblicke in Säure-Base-Reaktionen. Hier finden Sie eine Erklärung der Begriffe und wie sie sich voneinander unterscheiden.

Immer wenn Sie ein "p" vor einem Wert sehen, wie pH, pKaund pKb bedeutet, dass Sie es mit einem -log des Wertes nach "p" zu tun haben. 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.

pH und pOH hängen zusammen, genau wie Ka, pKa, Kb und pKb. Wenn Sie den pH-Wert kennen, können Sie pOH berechnen. Wenn Sie eine Gleichgewichtskonstante kennen, können Sie die anderen berechnen.

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 den Säuregehalt an, ein pH-Wert von 7 ist neutral und ein hoher pH-Wert zeigt die Alkalität an. Der pH-Wert kann Ihnen sagen, ob es sich um eine Säure oder eine Base handelt, bietet jedoch einen begrenzten Wert, der die wahre Stärke der Säure einer Base angibt. Die Formeln zur Berechnung von pH und pOH sind:

pH = - log [H +]

pOH = - log [OH-]

Bei 25 Grad Celsius:

pH + pOH = 14

Ka, pKa, Kb und pKb sind am hilfreichsten, wenn vorhergesagt werden soll, ob eine Spezies Protonen bei einem bestimmten pH-Wert spendet oder akzeptiert. 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 Kb und pKb sich mit Basen befassen. Wie pH und pOHDiese Werte berücksichtigen 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 miteinander verwandt, Kw:

• Kw = Ka x Kb

Ka ist die Säuredissoziationskonstante. pKa ist einfach das -log dieser Konstante. In ähnlicher Weise ist Kb die Basisdissoziationskonstante, 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 + H.₂O ⇆ A.^- + H.₃Ö⁺
• HB + H.₂O ⇆ B.⁺ + OH^-

In den Formeln steht A für Säure und B für Base.

• Ka = [H +] [A -] / [HA]
• pKa = - log Ka
• bei der Hälfte des Äquivalenzpunktes ist pH = pKa = -log Ka

Ein großer Ka-Wert zeigt eine starke Säure an, da dies bedeutet, dass die Säure weitgehend in ihre Ionen dissoziiert. Ein großer Ka-Wert bedeutet auch, dass die Bildung von Produkten in 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 zwischen 2 und 14.

Kb ist die Basisdissoziationskonstante. Die Basendissoziationskonstante ist ein Maß dafür, wie vollständig eine Base in Wasser in ihre Ionenbestandteile 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 Basis an.

pKa und pKb sind durch die einfache Beziehung verbunden:

• pKa + pKb = 14

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).