El pH, pKa, pKb, Ka y Kb se utilizan en química para describir qué tan ácida o básica es una solución y para medir la fuerza de los ácidos y las bases. La escala de pH es la medida más familiar de acidez y basicidad, pero pKa, pKb, Ka y Kb son mejores para predecir la fuerza del ácido y la base y sus reacciones. Aquí hay definiciones de cada término, fórmulas simples que se utilizan para calcularlos y una explicación de cómo se diferencian entre sí.
Qué significan la «p» y la «K»
Primero, es útil comprender los símbolos. Cuando ve una «p» en la química ácido-base, la letra significa «poder«. Entonces, el pH es el «poder del hidrógeno » donde H es el símbolo del elemento. Una «p» delante de un valor también indica el -log del valor. Entonces, el pH es el logaritmo negativo de la concentración de iones de hidrógeno, mientras que pKa es el logaritmo negativo del valor de Ka. La letra mayúscula «K» representa una constante. En este caso, se refiere a la constante de equilibrio. Las letras mayúsculas y minúsculas «A» o «a» y «B o» b «significan ácido y base, respectivamente.
pH y la constante de equilibrio
pKa, pKb, Ka y Kb son todas constantes de equilibrio. Específicamente, son constantes de equilibrio que son constantes de disociación. Por lo general, se expresan en unidades de moles por litro (mol / L). Así como el pH y el pOH están relacionados entre sí, si conoce una constante de disociación, puede resolver las demás.
pKa, Ka, pKb y Kb se utilizan para predecir si una especie química donará o aceptará protones (cationes de hidrógeno) a un valor de pH dado. En otras palabras, las constantes de equilibrio indican la fuerza del ácido y la base y describen el nivel de ionización de un ácido o una base. pKa y Ka describen ácidos, mientras que pKb y Kb describen bases. Al igual que el pH, los valores de pKa y Ka representan la concentración de iones de hidrógeno, Al igual que el pOH, los valores de pKb y Kb representan la concentración de iones hidróxido. Cuando se trata de la constante de equilibrio, recuerde que agregar agua a una solución acuosa de ácido o base no cambia su constante de equilibrio. Ka y Kb están relacionados por la constante iónica del agua (Kw):
Kw = Ka x Kb
Definición y fórmula del pH
El pH es una medida de la concentración de iones de hidrógeno [H+], que a su vez es un indicador de cuán ácida o básica es una solución química. Normalmente, la escala de pH va de 0 a 14, aunque en realidad es posible obtener valores negativos y superiores a 14. Un valor de pH alrededor de 7 es neutro (ni ácido ni básico), un valor de pH menor de 7 es ácido y un valor de pH mayor de 7 es básico. El valor del pH indica si una sustancia química es un ácido o una base, pero no indica la fuerza del ácido o la base. El pH está relacionado con el pOH, que es el poder del ion hidróxido [OH-] y se usa cuando se habla de bases. Las fórmulas para calcular el pH y pOH son:
pH= – log [H +]
pOH= – log [OH-]
A 25 grados Celsius:
pH + pOH = 14
pKa y Ka
Ka es la constante de disociación ácida. pKa es solo el -log de esta constante. Un ácido se disocia según la ecuación general:
HA + H 2 O ⇆ A – + H 3 O +
Donde:
Ka = [H +] [A -] / [HA]
pKa = – log Ka
en la mitad del punto de equivalencia, pH = pKa = -log Ka
Un valor alto de Ka indica un ácido fuerte porque significa que un ácido se disocia en gran medida en sus iones. Un valor de Ka grande también significa que la flecha de reacción favorece la formación de productos. Por el contrario, un valor de Ka pequeño significa que solo una pequeña cantidad de ácido se disocia, lo que indica un ácido débil. Un valor de Ka pequeño significa que la reacción favorece a los reactivos en lugar de a los productos. La mayoría de los ácidos débiles tienen valores de Ka entre 10 -2 y 10-14.
pKa proporciona la misma información, pero de forma diferente. Cuanto menor sea el valor de pKa, más fuerte será el ácido. O, cuanto mayor es el valor de pKa, más débil es el ácido. Los ácidos débiles suelen tener valores de pKa entre 2 y 14.
pKb y Kb
Kb es la constante de disociación de bases y pKb es el -log de esta constante. Una base se disocia según la ecuación general:
HB + H 2 O ⇆ B + + OH –
Donde:
Kb = [B +] [OH -] / [BOH]
pKb = -log Kb
Las constantes de disociación básica se interpretan como las constantes de disociación ácida. Un valor de Kb grande significa que una base se ha disociado en gran medida e indica una base fuerte. Un valor de pKb pequeño indica una base fuerte, mientras que un valor de pKb grande indica una base débil.
pKa y pKb se relacionan usando una ecuación simple:
pKa + pKb = 14
¿Qué es pI?
pI es otro valor útil. pI representa el punto isoeléctrico. Es el valor de pH donde una molécula (generalmente una proteína) es eléctricamente neutra y tiene una carga eléctrica neta de cero. Para un aminoácido que contiene un grupo amino y un grupo carboxilo, el pI se calcula a partir del promedio o la media de los valores de pKa para la molécula:
pI = (pKa1 + pKa2) / 2
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