pH、pKa、pKb、Ka、および Kb は化学で使用され、溶液の酸性度または塩基性を表し、酸と塩基の強度を測定します。 pH スケールは、酸性度と塩基性度の最も一般的な尺度ですが、pKa、pKb、Ka、および Kb は、酸と塩基の強さとそれらの反応を予測するのに適しています。ここでは、各用語の定義、それらを計算するために使用される簡単な式、およびそれらが互いにどのように異なるかについての説明を示します.
「p」と「K」の意味
まず、記号を理解すると役に立ちます。酸塩基化学で「p」が表示される場合、その文字は「力」を表します。つまり、pH は「水素の力」であり、H は元素記号です。値の前の「p」は、値の -log も示します。したがって、pH は水素イオン濃度の負の対数であり、pKa は Ka 値の負の対数です。大文字の「K」は定数を表します。この場合、それは平衡定数を指します。大文字と小文字の「A」または「a」、および「B」または「b」は、それぞれ酸と塩基を表します。
pH と平衡定数
pKa、pKb、Ka、および Kb はすべて平衡定数です。具体的には、解離定数である平衡定数です。通常、1 リットルあたりのモル数 (mol/L) の単位で表されます。 pH と pOH が相互に関連しているように、1 つの解離定数がわかっていれば、他の定数も解くことができます。
pKa、Ka、pKb、および Kb を使用して、特定の pH 値で化学種がプロトン (水素カチオン) を供与または受容するかどうかを予測します。言い換えれば、平衡定数は酸と塩基の強度を示し、酸または塩基のイオン化のレベルを表します。 pKa と Ka は酸を表し、pKb と Kb は塩基を表します。 pH と同様に、pKa と Ka の値は水素イオン濃度を説明します。 pOH と同様に、pKb と Kb の値は水酸化物イオン濃度を表します。平衡定数を扱うときは、酸または塩基の水溶液に水を加えても平衡定数は変化しないことを覚えておいてください。 Ka と Kb は、水のイオン定数 (Kw) によって関連付けられます。
Kw =Ka x Kb
pH の定義と式
pH は水素イオン濃度 [H+] の尺度であり、化学溶液の酸性度または塩基性度を示すゲージです。通常、pH スケールは 0 から 14 までですが、実際には負の値と 14 を超える値を取得することも可能です。7 付近の pH 値は中性 (酸性でも塩基性でもない)、7 未満の pH 値は酸性、pH は7 より大きい値が基本です。 pH値は、化学物質が酸か塩基かを示しますが、酸または塩基の強さを示すものではありません. pH は、水酸化物イオン [OH-] の力である pOH に関連しており、塩基について議論するときに使用されます。 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
pKa と Ka
Ka は酸解離定数です。 pKa は、この定数の -log です。酸は一般式に従って解離します。
HA + H2 O ⇆ A + H3 〇
どこ：
Ka =[H+][A-]/[HA]
pKa =– log Ka
当量点の半分で、pH =pKa =-log Ka
大きな Ka 値は、酸がそのイオンに大きく解離することを意味するため、強酸を示します。大きな Ka 値は、反応矢印が生産の形成に有利であることも意味します。対照的に、Ka値が小さいということは、解離する酸の量が少ないことを意味し、弱酸を示します。小さな Ka 値は、反応が生成物よりも反応物に有利であることを意味します。ほとんどの弱酸の Ka 値は 10 から 10 の間です。
pKa は同じ情報を提供しますが、方法が異なります。 pKa値が小さいほど酸が強い。または、pKa値が大きいほど酸が弱くなります。通常、弱酸の pKa 値は 2 ～ 14 です。
pKb と Kb
Kb は塩基解離定数で、pKb はこの定数の -log です。塩基は、次の一般式に従って解離します。
HB + H2 O ⇆ B + OH
どこ：
Kb =[B+][OH-]/[BOH]
pKb =-log Kb
塩基解離定数は、酸解離定数と同じように解釈されます。大きな Kb 値は、塩基が大きく解離したことを意味し、強い塩基を示します。小さい pKb 値は強い塩基を示し、大きい pKb 値は弱い塩基を示します。
pKa と pKb は、次の簡単な式を使用して関連付けられます。
pKa + pKb =14
pI とは?
pI は別の有用な値です。 pI は等電点を表します。これは、分子 (通常はタンパク質) が電気的に中性であり、正味の電荷がゼロである pH 値です。 1 つのアミン基と 1 つのカルボキシル基を含むアミノ酸の場合、pI は分子の pKa 値の平均または平均から計算されます。
pI =(pKa1 + pKa2) / 2
参考文献
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