Explicação de pH, pKa, Ka, pKb e Kb

Existem escalas relacionadas na química usadas para medir quão ácida ou básica é uma solução e a força de ácidos e bases. Apesar de Escala de ph é mais familiar pKa, Ka, pKbe Kb são cálculos comuns que oferecem insights sobre reações ácido-base. Aqui está uma explicação dos termos e como eles diferem entre si.

Sempre que você vê um "p" na frente de um valor, como pH, pKae pKb, significa que você está lidando com um log do valor após o "p". Por exemplo, pKa é o log de Ka. Devido à maneira como a função log funciona, um pKa menor significa um Ka maior. O pH é o log da concentração de íons hidrogênio e assim por diante.

pH e pOH estão relacionados, assim como Ka, pKa, Kb e pKb. Se você conhece o pH, pode calcular o pOH. Se você conhece uma constante de equilíbrio, pode calcular as outras.

O pH é uma medida da concentração de íons hidrogênio, [H +], em uma solução aquosa (água). A escala de pH varia de 0 a 14. Um valor baixo de pH indica acidez, um pH de 7 é neutro e um valor alto de pH indica alcalinidade. O valor do pH pode indicar se você está lidando com um ácido ou uma base, mas oferece um valor limitado, indicando a verdadeira força do ácido de uma base. As fórmulas para calcular o pH e o pOH são:

pH = - log [H +]

pOH = - log [OH-]

A 25 graus Celsius:

pH + pOH = 14

Ka, pKa, Kb e pKb são mais úteis ao prever se uma espécie doará ou aceitará prótons com um valor de pH específico. Eles descrevem o grau de ionização de um ácido ou base e são verdadeiros indicadores da força do ácido ou da base, porque adicionar água a uma solução não altera a constante de equilíbrio. Ka e pKa se relacionam com ácidos, enquanto Kb e pKb lidam com bases. Como pH e pOH, esses valores também são responsáveis ​​pela concentração de íons hidrogênio ou próton (para Ka e pKa) ou concentração de íons hidróxido (para Kb e pKb).

Ka e Kb são relacionados entre si através da constante iônica da água, Kw:

• Kw = Ka x Kb

Ka é a constante de dissociação ácida. pKa é simplesmente o log desta constante. Da mesma forma, Kb é a constante de dissociação de base, enquanto pKb é o log da constante. As constantes de dissociação de ácido e base são geralmente expressas em termos de moles por litro (mol / L). Ácidos e bases se dissociam de acordo com as equações gerais:

• HA + H₂O ⇆ A^- + H₃O⁺
• HB + H₂O ⇆ B⁺ + OH^-

Nas fórmulas, A significa ácido e B como base.

• Ka = [H +] [A -] / [HA]
• pKa = - log Ka
• na metade do ponto de equivalência, pH = pKa = -log Ka

Um grande valor de Ka indica um ácido forte porque significa que o ácido é amplamente dissociado em seus íons. Um grande valor de Ka também significa que a formação de produtos na reação é favorecida. Um pequeno valor de Ka significa que pouco do ácido se dissocia, então você tem um ácido fraco. O valor de Ka para a maioria dos ácidos fracos varia de 10^-2 a 10^-14.

O pKa fornece a mesma informação, apenas de uma maneira diferente. Quanto menor o valor de pKa, mais forte é o ácido. Ácidos fracos têm um pKa que varia de 2-14.

Kb é a constante de dissociação da base. A constante de dissociação da base é uma medida de quão completamente uma base se dissocia em seus íons componentes na água.

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

Um grande valor de Kb indica o alto nível de dissociação de uma base forte. Um valor mais baixo de pKb indica uma base mais forte.

pKa e pKb são relacionados pela simples relação:

• pKa + pKb = 14

Outro ponto importante é pI. Este é o ponto isoelétrico. É o pH no qual uma proteína (ou outra molécula) é eletricamente neutra (não possui carga elétrica líquida).