Hay escalas relacionadas en química utilizadas para medir qué tan ácida o básica es una solución y la fuerza de ácidos y bases. Aunque el escala PH es más familiar pKa, Ka, pKb, y Kb son cálculos comunes que ofrecen información sobre reacciones ácido-base. Aquí hay una explicación de los términos y cómo se diferencian entre sí.
¿Qué significa la "p"?
Cada vez que vea una "p" delante de un valor, como pH, pKay pKb, significa que se trata de un registro del valor que sigue a la "p". Por ejemplo, pKa es el registro de Ka. Debido a la forma en que funciona la función de registro, un pKa más pequeño significa un Ka más grande. El pH es el registro de la concentración de iones de hidrógeno, y así sucesivamente.
Fórmulas y definiciones para pH y constante de equilibrio
El pH y el pOH están relacionados, al igual que Ka, pKa, Kb y pKb. Si conoce el pH, puede calcular el pOH. Si conoce una constante de equilibrio, puede calcular las demás.
Sobre el pH
El pH es una medida de la concentración de iones de hidrógeno, [H +], en una solución acuosa (agua). La escala de pH varía de 0 a 14. Un valor de pH bajo indica acidez, un pH de 7 es neutro y un valor de pH alto indica alcalinidad. El valor de pH puede decirle si está tratando con un ácido o una base, pero ofrece un valor limitado que indica la verdadera fuerza del ácido de una base. Las fórmulas para calcular el pH y el pOH son:
pH = - log [H +]
pOH = - log [OH-]
A 25 grados centígrados:
pH + pOH = 14
Entendiendo Ka y pKa
Ka, pKa, Kb y pKb son más útiles al predecir si una especie donará o aceptará protones a un valor de pH específico. Describen el grado de ionización de un ácido o una base y son verdaderos indicadores de la fuerza del ácido o la base porque agregar agua a una solución no cambiará la constante de equilibrio. Ka y pKa se relacionan con ácidos, mientras que Kb y pKb tratan con bases. Como pH y pOH, estos valores también representan la concentración de iones de hidrógeno o protones (para Ka y pKa) o la concentración de iones de hidróxido (para Kb y pKb).
Ka y Kb están relacionados entre sí a través de la constante de iones para el agua, Kw:
- Kw = Ka x Kb
Ka es la constante de disociación ácida. pKa es simplemente el registro de esta constante. De manera similar, Kb es la constante de disociación base, mientras que pKb es el registro de la constante. Las constantes de disociación de ácido y base generalmente se expresan en términos de moles por litro (mol / L). Los ácidos y las bases se disocian de acuerdo con las ecuaciones generales:
- HA + H2O ⇆ A- + H3O+
- HB + H2O ⇆ B+ + OH-
En las fórmulas, A representa ácido y B para base.
- Ka = [H +] [A -] / [HA]
- pKa = - log Ka
- a la mitad del punto de equivalencia, pH = pKa = -log Ka
Un valor de Ka grande indica un ácido fuerte porque significa que el ácido está ampliamente disociado en sus iones. Un valor de Ka grande también significa que se favorece la formación de productos en la reacción. Un valor de Ka pequeño significa que poco ácido se disocia, por lo que tiene un ácido débil. El valor de Ka para la mayoría de los ácidos débiles varía de 10-2 a 10-14.
El pKa proporciona la misma información, solo que de manera diferente. Cuanto menor es el valor de pKa, más fuerte es el ácido. Los ácidos débiles tienen un pKa que oscila entre 2 y 14.
Comprensión de Kb y pKb
Kb es la constante de disociación base. La constante de disociación de la base es una medida de cuán completamente se disocia una base en sus iones componentes en el agua.
- Kb = [B +] [OH -] / [BOH]
- pKb = -log Kb
Un valor de Kb grande indica el alto nivel de disociación de una base fuerte. Un valor pKb más bajo indica una base más fuerte.
pKa y pKb están relacionados por la relación simple:
- pKa + pKb = 14
¿Qué es pI?
Otro punto importante es pI. Este es el punto isoeléctrico. Es el pH al que una proteína (u otra molécula) es eléctricamente neutra (no tiene carga eléctrica neta).