pH, pKa, Ka, pKb e Kb explicados
Um guia para constantes de equilíbrio ácido-base
Colocar a tira de teste de pH no líquido. Stephan Zabel / Getty Images
Existem escalas relacionadas em 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 conhecido, pKa , o , pKb , e Kb são cálculos comuns que oferecem informações sobre reações ácido-base . Aqui está uma explicação dos termos e como eles diferem uns dos outros.
O que significa o 'p'?
Sempre que você vê um 'p' na frente de um valor, como pH, pKa , e pKb, significa que você está lidando com um -log do valor após o 'p'. Por exemplo, pKa é o -log de Ka. Devido à forma como a função log funciona, um pKa menor significa um Ka maior. pH é o -log da concentração de íons de hidrogênio, e assim por diante.
Fórmulas e Definições para pH e Constante de Equilíbrio
O pH e o 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.
Sobre o pH
O pH é uma medida da concentração de íons de hidrogênio, [H+], em uma solução aquosa (água). A escala de pH varia de 0 a 14. Um valor de pH baixo indica acidez, um pH de 7 é neutro e um valor de pH alto indica alcalinidade. O valor do pH pode dizer 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 pH e pOH são:
pH = - log [H+]
pOH = - log [OH-]
A 25 graus Celsius:
pH + pOH = 14
Entendendo Ka e pKa
Ka, pKa, Kb e pKb são mais úteis para prever se uma espécie irá doar ou aceitar prótons em 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 a adição de água a uma solução não altera a constante de equilíbrio. Ka e pKa referem-se a ácidos, enquanto Kb e pKb tratam de bases. Como pH e pOH , esses valores também levam em conta a concentração de íons hidrogênio ou prótons (para Ka e pKa) ou concentração de íons hidróxido (para Kb e pKb).
Ka e Kb estão relacionados entre si através da constante de íons para a água, Kw:
- Kw = Ka x Kb
Ka é a constante de dissociação do ácido. pKa é simplesmente o -log dessa constante. Da mesma forma, Kb é a constante de dissociação de bases, enquanto pKb é o -log da constante. As constantes de dissociação de ácido e base são geralmente expressas em mols por litro (mol/L). Ácidos e bases dissociam-se de acordo com as equações gerais:
- HA + HdoisO ⇆ A-+ H3O+
- HB + HdoisO ⇆ B++ OH-
Nas fórmulas, A significa ácido e B, 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 está amplamente dissociado em seus íons. Um grande valor de Ka também significa que a formação de produtos na reação é favorecida. Um valor de Ka pequeno 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-doisa 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 variando de 2-14.
Entendendo Kb e pKb
Kb é a constante de dissociação de bases. A constante de dissociação de 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 de pKb mais baixo indica uma base mais forte.
pKa e pKb estão relacionados pela relação simples:
- pKa + pKb = 14
O que é PI?
Outro ponto importante é o pI. Este é o ponto isoelétrico. É o pH no qual uma proteína (ou outra molécula) é eletricamente neutra (não tem carga elétrica líquida).