pH、pKa、Ka、pKb、および Kb の説明

酸塩基平衡定数のガイド

液体に pH テスト ストリップを配置します。ステファン・ザベル/ゲッティイメージズ

化学では、溶液の酸性または塩基性を測定するために使用される関連するスケールがあり、 酸と塩基の強さ .しかし、 pHスケール 最もなじみ深い、 pKa 、 の 、 pKb 、および Kb は、洞察を提供する一般的な計算です。 酸塩基反応 .ここでは、用語の説明と、それぞれの用語の違いについて説明します。

「p」は何を意味しますか?

次のように、値の前に「p」が表示されるたびに pH、pKa 、および pKb の場合、「p」に続く値の -log を処理していることを意味します。たとえば、pKa は Ka の -log です。対数関数の仕組みにより、pKa が小さいほど Ka が大きくなります。 pH は水素イオン濃度の -log などです。

pH および平衡定数の式と定義

Ka、pKa、Kb、および pKb と同様に、pH と pOH は関連しています。 pHがわかれば、pOHを計算できます。平衡定数がわかれば、他の定数も計算できます。

pHについて

pH は、水溶液中の水素イオン濃度 [H+] の尺度です。 pH スケールの範囲は 0 ～ 14 です。低い pH 値は酸性を示し、pH 7 は中性を示し、高い pH 値はアルカリ性を示します。 pH値は、あなたが酸または塩基を扱っているかどうかを教えてくれますが、塩基の酸の真の強さを示す値は限られています. pH と pOH を計算する式は次のとおりです。

pH = - ログ [H+]

pOH = - ログ [OH-]

摂氏 25 度の場合:

pH + pOH = 14

Ka と pKa を理解する

Ka、pKa、Kb、および pKb は、種が特定の pH 値でプロトンを供与または受容するかどうかを予測する場合に最も役立ちます。それらは酸または塩基のイオン化の程度を表し、溶液に水を加えても平衡定数は変化しないため、酸または塩基の強さの真の指標です。 Ka と pKa は酸に関連し、Kb と pKb は塩基に関連します。 pHや pOH 、これらの値は、水素イオンまたはプロトン濃度 (Ka および pKa の場合) または水酸化物イオン濃度 (Kb および pKb の場合) も説明します。

Ka と Kb は、水のイオン定数 Kw を通じて相互に関連しています。

• Kw = Ka x Kb

Ka は酸解離定数です。 pKa は単にこの定数の -log です。同様に、Kb は塩基解離定数で、pKb は定数の -log です。酸と塩基の解離定数は通常、モル/リットル (mol/L) で表されます。酸と塩基は一般式に従って解離します。

• ハ + ハ₂O ⇆ A^-+ H₃〇⁺
• HB+H₂O ⇆ B⁺+ああ^-

式中、A は酸、B は塩基を表します。

• Ka = [H+][A-]/[HA]
• pKa = - ログ Ka
• 当量点の半分で、pH = pKa = -log Ka

大きな Ka 値は強酸を示します。これは、酸が主にそのイオンに解離していることを意味するためです。大きな Ka 値は、反応における生成物の形成が促進されることも意味します。小さな Ka 値は、酸の解離がほとんどないことを意味するため、弱酸になります。ほとんどの弱酸の Ka 値は 10 から^-210まで^-14.

pKa は同じ情報を提供しますが、方法が異なります。 pKaの値が小さいほど酸が強い。弱酸の pKa は 2 ～ 14 です。

Kb と pKb について

Kb は塩基解離定数です。塩基解離定数は、水中で塩基がその成分イオンにどの程度完全に解離するかの尺度です。

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

大きな Kb 値は、強塩基の解離レベルが高いことを示します。 pKb 値が低いほど、塩基が強いことを示します。

pKa と pKb は単純な関係で関連付けられています。

• pKa + pKb = 14

pIとは何ですか？

もう 1 つの重要なポイントは pI です。これが等電点です。これは、タンパク質 (または別の分子) が電気的に中性である (正味の電荷を持たない) pH です。