pKa nedir? pH ile ilişki

pKa, bir Bronsted asidinin, yani bir eşlenik baz oluşturmak üzere bir H+ iyonu (proton) bağışlayan bir maddenin “kuvvetini” ölçer _. Bir H+ protonu, elektron çiftlerini çok verimli bir şekilde çeken güçlü bir Lewis asididir, o kadar verimlidir ki neredeyse her zaman bir elektron donörüne bağlanır. Güçlü bir Bronsted asidi, protonunu çok kolay bırakan bir bileşiktir. Zayıf bir Bronsted asidi, protonunu daha zor bırakan bir bileşiktir. Aşırı bir durumda, bir protonu uzaklaştırmanın çok çok zor olduğu bir bileşik, asit olarak kabul edilmez.

Bir bileşik bir proton bağışladığında, daha önce o protonla paylaştığı elektron çiftini elinde tutar ve böylece eşlenik bir baz haline gelir. Başka bir bakış açısından, güçlü bir Bronsted asidi kolayca bir proton bağışlar ve zayıf bir Bronsted bazı haline gelir. Bronsted bazı, protonla kolayca bağ oluşturmaz ve elektron çiftini bir protona vermede iyi değildir. Bu nedenle, çok zayıf yapar.

Benzer şekilde, bir bileşik bir protondan vazgeçip güçlü bir baz haline gelirse, baz kolayca protonu geri kazanacaktır. Aslında, güçlü baz protonla o kadar çok rekabet eder ki, bileşik protonlanmış halde kalır. Burada bileşik, güçlü eşlenik baz haline gelmek için iyonlaşmak yerine hala bir Bronsted asididir ve bu da onu zayıf bir Bronsted asidi yapar.

Bu nedenle, şunları dikkate almalısınız:

• Düşük bir pKa, protonun sabit durmadığı anlamına gelir.
• Bazen pKa negatif bir sayı olacak kadar düşük olabilir.
• Yüksek bir pKa, protonun güçlü bir şekilde tutulduğu anlamına gelir.

Henderson-Hasselbalch denklemi

Henderson-Hasselbalch denklemi, pH’ı kanın bikarbonat tampon sistemi ile ilişkilendirmek için Amerikalı biyolojik kimyager LJ Henderson ve İsveçli fizyolog KA Hasselbalch tarafından bağımsız olarak geliştirilmiştir. Genel haliyle, Henderson-Hasselbalch denklemi, büyük harfleri hesaplamak için kullanışlı bir ifadedir. Denklemdeki genel bir zayıf asit (HA) ayrışma reaksiyonu için denge sabitinin ifadesinden türetilebilir:

K _a belirli bir sıcaklıktaki denge sabitidir. _{Tanımlanmış bir dizi deneysel koşul için, bu denge sabiti Ka} ile gösterilir ve görünür ayrışma sabiti olarak adlandırılır. _{K a} değeri ne kadar yüksekse , çözeltideki asit molü başına salınan H+ iyonlarının sayısı o kadar fazladır ve bu nedenle asit o kadar güçlüdür. Bu nedenle Ka _, bir asidin kuvvetinin bir ölçüsüdür. Denklemi yeniden düzenleyerek ve elde ettiğimiz hidrojen iyonlarının konsantrasyonu için çözerek:

log [H+] = pH ve log (Ka) = pKa olduğundan _ve yukarıdaki denklemlere logaritma uygulayarak şunu elde ederiz:

herhangi biri

Nerede:

[A ^– ] eşlenik bazın konsantrasyonudur,

[HA] (ayrışmamış) asidin konsantrasyonudur,

pK _{a, Ka} değerinin negatif logaritmasıdır

ve Ka _, asidin ayrışma sabitidir.

pH ve pKa değerlerinin tartışılması

Henderson-Hasselbalch denklemi genellikle bir tamponun belirli bir pH değerini elde etmek için kullanılması gereken konjuge bazın [A-] konjugat aside [HA] oranını belirlemek için kullanılır. Bunun için kullanacağınız eşlenik asidin pKa değerini bilmemiz gerekiyor. Ancak, yukarıdaki denklem anlamamız gereken ek bilgilere sahiptir.

_pKa kavramı yukarıda açıklanırken, _pKa’nın işlevsel tanımı sıklıkla yanlış anlaşılmaktadır. Bu konudan hatırlanması gereken şey, pH bir asidin pKa’sına eşit olduğunda, eşlenik bazın ve eşlenik asidin konsantrasyonu eşittir, yani eşlenik bazın %50’ye oranı 50’dir. % Eşlenik asit.

Böylece, eşlenik bazın ve eşlenik asidin konsantrasyonlarını Henderson-Hasselbach denklemine koyarsak (konsantrasyonun ne olduğu önemli değildir) ve bunlar aynıysa, oranları 1:1 olacaktır, yani bu oranın logaritması sıfırdır (0). Hangi asidin (bir proton donörü [H+] olarak temsil edilir) gözlemlendiğine bakılmaksızın, yukarıdaki ilişki geçerlidir.

Örneğin, asetik asit yaklaşık 4.7’lik bir pKa değerine sahip olduğundan _, pH bu pKa’ya eşit olduğunda, asetatın asetik aside oranı 1:1 olacaktır. Yaklaşık 4.0’lık bir pKa değerine sahip hidroflorik (HF) gibi başka bir asit için, pH 4.0’a eşit olduğunda, florür iyonunun hidroflorik aside oranı 1:1 olacaktır.

Tampon çözümleri

Tampon çözeltiler, zayıf bir asit ve onun eşlenik bazının ya da zayıf bir baz ve onun eşlenik asidinin karışımından oluşan sulu çözeltilerdir. Tampon çözeltilerin önemli bir özelliği, az miktarda asit veya baz ilavesine yanıt olarak nispeten sabit bir pH değerini koruma yetenekleridir. Ayrıca, tampon çözeltilerin pH’ı seyreltme sırasında bile nispeten sabit kalır.

Bu nedenle tamponlar, çok çeşitli kimyasal uygulamalarda, özellikle sabit bir pH değerini korumak için reaktifler olarak kullanılır. Örneğin, boya üretiminde, fermantasyon işlemlerinde ve ayrıca gıda, kozmetik ve ilaçların pH’ını ayarlamak için. Tamponun pH’ı, asidin _{pKa’sına (veya bazın pKb’sine} ) ve asit (baz) ile eşlenik bazının (asit) konsantrasyonlarının oranına bağlıdır. Bu bağımlılık, yukarıda sunulan Henderson-Hasselbalch denklemi ile açıklanmaktadır.

kaynaklar

• Garritz, M. (2005). Asit-baz dengeleri .
• Pardo, J. ve Matus, D. (2014). Kan pH’ının hesaplanması için Henderson-Hasselbalch denkleminin kullanılması .
• Vásquez, E. ve Rojas, G. (2016). pH : teori ve 132 problem.