化学中有一些相关的刻度,用来测量溶液的酸性或碱性以及酸和碱的强度。虽然pH标度是最常见的,但pKa、Ka、pKb和Kb是常见的计算方法,可以深入了解酸碱反应。下面是对这些术语的解释,以及它们之间的区别。
每当你在一个值前面看到一个“p”,比如pH、pKa和pKb,这意味着你在处理一个在“p”后面的-log值。例如,pKa是Ka的-log。由于log函数的工作方式,较小的pKa意味着较大的Ka。pH值是氢离子浓度的对数,依此类推。
pH和pOH是相关的,就像Ka、pKa、Kb和pKb一样。如果你知道pH值,你可以计算pOH。如果你知道一个平衡常数,你可以计算其他的。
pH值是水(水)溶液中氢离子浓度[H+]的量度。pH值范围为0至14。pH值低表示酸度,pH值7表示中性,pH值高表示碱性。pH值可以告诉你是处理酸还是碱,但它提供的值有限,表明碱中酸的真实强度。计算pH和pOH的公式如下:
pH=-log[H+]
pOH=-log[OH-]
25摄氏度时:
pH+pOH=14
Ka、pKa、Kb和pKb在预测一个物种是否会在特定pH值下捐献或接受质子时最有帮助。它们描述了酸或碱的电离程度,是酸或碱强度的真实指示器,因为向溶液中加水不会改变平衡常数。Ka和pKa与酸有关,而Kb和pKb与碱有关。与pH和pOH一样,这些值也说明了氢离子或质子浓度(对于Ka和pKa)或氢氧化物离子浓度(对于Kb和pKb)。
Ka和Kb通过水的离子常数(Kw)相互关联:
Ka是酸离解常数。pKa只是这个常数的-log。类似地,Kb是碱基离解常数,而pKb是该常数的-log。酸碱离解常数通常以摩尔每升(mol/L)表示。酸和碱根据一般方程式离解:
在公式中,A代表酸,B代表碱。
较大的Ka值表示强酸,因为这意味着酸在很大程度上分解为离子。较大的Ka值也意味着有利于在反应中形成产物。一个小的Ka值意味着很少的酸离解,所以你们有一个弱酸。大多数弱酸的Ka值范围为10-2至10-14。
pKa提供了相同的信息,只是方式不同。pKa值越小,酸性越强。弱酸的pKa范围为2-14。
Kb是碱基离解常数。碱离解常数是衡量碱在水中离解成其组成离子的程度。
较大的Kb值表示强碱的离解程度较高。pKb值越低,说明基础越强。
pKa和pKb通过简单关系进行关联:
另一个重要点是pI。这是等电点。它是蛋白质(或其他分子)电中性(无净电荷)的pH值。
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