საინტერესოა

PH და pKa ურთიერთობა: ჰენდერსონი-ჰასელბალხის განტოლება

PH და pKa ურთიერთობა: ჰენდერსონი-ჰასელბალხის განტოლება

PH არის წყალბადის იონების კონცენტრაციის საზომი წყალხსნარში. pKa (მჟავა დისოციაციის მუდმივი) არის დაკავშირებული, მაგრამ უფრო სპეციფიკური, რადგან ის დაგეხმარებათ წინასწარ განსაზღვროთ, თუ რა მოლეკულა გააკეთებს სპეციფიკურ pH- ზე. არსებითად, pKa გეტყვით რა pH- ს უნდა იყოს, რათა ქიმიურმა სახეობამ შემოიტანოს ან მიიღოს პროტონი. ჰენდერსონი-ჰასელბალკის განტოლება აღწერს pH და pKa- ს ურთიერთკავშირს.

PH და pKa

მას შემდეგ რაც pH ან pKa მნიშვნელობებს მიიღებთ, იცით გარკვეული ინფორმაცია გამოსავლის შესახებ და როგორ ადარებს მას სხვა გადაწყვეტილებებს:

  • რაც უფრო დაბალია pH, მით უფრო მაღალია წყალბადის იონების კონცენტრაცია, H+. რაც უფრო დაბალია pKa, მჟავა უფრო მძლავრია და მით უფრო დიდია პროტონების დონაციის უნარი.
  • pH დამოკიდებულია ხსნარის კონცენტრაციაზე. ეს მნიშვნელოვანია, რადგან ეს ნიშნავს, რომ სუსტი მჟავა შეიძლება ჰქონდეს უფრო დაბალ pH ვიდრე განზავებული ძლიერი მჟავა. მაგალითად, კონცენტრირებულ ძმარს (ძმარმჟავას, რომელიც სუსტი მჟავაა) შეიძლება ჰქონდეს უფრო დაბალი pH ვიდრე ნახშირწყლოვანი მჟავის (ძლიერი მჟავა) მჟავას ხსნარი. მეორეს მხრივ, pKa მნიშვნელობა მუდმივია თითოეული მოლეკულისთვის. იგი გავლენას ახდენს კონცენტრაციით.
  • ქიმიკატს, რომელიც ჩვეულებრივ, ბაზად განიხილება, შეიძლება ჰქონდეს pKa მნიშვნელობა, რადგან ტერმინები "მჟავები" და "ბაზები" უბრალოდ ეხება თუ არა რომელიმე სახეობას უარი თქვას პროტონებს (მჟავას) ან ამოიღონ ისინი (ბაზა). მაგალითად, თუ თქვენ გაქვთ ბაზა Y, რომელსაც pKa 13 აქვს, ის მიიღებს პროტონებს და ჩამოაყალიბებს YH, მაგრამ როდესაც pH გადააჭარბებს 13-ს, YH იქნება დეპონირებული და გახდება Y. რადგან Y Y შლის პროტონებს pH- ზე უფრო მეტი ვიდრე pH- ით. ნეიტრალური წყალი (7), იგი ითვლება ბაზად.

PH- ს და pKa- ს შედარება ჰენდერსონ-ჰასელბალკის განტოლებთან

თუ თქვენ იცით pH ან pKa, შეგიძლიათ სხვა მნიშვნელობის გადასაჭრელად გამოიყენოთ ჰენდერსონ-ჰასელბალშის განტოლება,

pH = pKa + ჟურნალი (კონიუგატის ბაზა / სუსტი მჟავა)
pH = pka + ჟურნალი (A-/ ჰა)

pH არის pKa მნიშვნელობის ჯამი და კონიუგატის ბაზის კონცენტრაციის ჟურნალი, რომელიც იყოფა სუსტი მჟავის კონცენტრაციით.

ეკვივალენტობის წერტილის ნახევარზე:

pH = pKa

აღსანიშნავია, რომ ზოგჯერ ეს განტოლება იწერება K- სთვის მნიშვნელობა ვიდრე pKa, ასე რომ თქვენ უნდა იცოდეთ ურთიერთობა:

pKa = -logK

ვარაუდები, რომლებიც მზადდება ჰენდერსონ-ჰასელბალხის განტოლებისთვის

ჰენდერსონ-ჰასელბალკის განტოლების მიახლოებითი მიზეზია, რადგან ის წყლის ქიმიას განტოლებისგან იღებს. ეს მუშაობს მაშინ, როდესაც წყალი გამხსნელია და H + და მჟავა / კონიუჟის ფუძესთან ძალიან დიდი პროპორციით არის წარმოდგენილი. თქვენ არ უნდა შეეცადოთ გამოიყენოთ მიახლოებითი კონცენტრირებული ხსნარი. გამოიყენეთ მიახლოება მხოლოდ შემდეგი პირობების შესრულებისას:

  • 1 <ჟურნალი (A− / HA) <1
  • ბუფერების მოლეკულაცია უნდა იყოს 100x მეტი ვიდრე მჟავა იონიზაციის მუდმივი K.
  • გამოიყენეთ მხოლოდ ძლიერი მჟავები ან ძლიერი ბაზები, თუ pKa მნიშვნელობები 5 – დან 9 – მდეა.

მაგალითი pKa და pH პრობლემა

იპოვნეთ H+ 0.225 M NaNO ხსნარისთვის2 და 1.0 M HNO2. კ მნიშვნელობა (ცხრილიდან) HNO2 არის 5.6 x 10-4.

pKa = −log K= −log (7.4 × 10)−4) = 3.14

pH = pka + ჟურნალი (A-/ ჰა)

pH = pKa + ჟურნალი (NO2-/ HNO2)

pH = 3.14 + ჟურნალი (1 / 0.225)

pH = 3.14 + 0.648 = 3.788

H + = 10HpH= 10−3.788 = 1.6×10−4

PH, pKa, და Henderson-Hasselbalch განტოლების ძირითადი ზომები

  • Pka არის pH ღირებულება, რომლის დროსაც ქიმიური სახეობა მიიღებს ან შემოწირავს პროტონს.
  • რაც უფრო დაბალია pKa, მჟავა უფრო მძლავრია და უფრო დიდია პროტონის დონაციის უნარი წყალხსნარში.
  • ჰენდერსონი-ჰასელბალკის განტოლება ეხება pKa და pH- ს. თუმცა, ეს მხოლოდ დაახლოებაა და არ უნდა იქნას გამოყენებული კონცენტრირებულ ხსნარებში, ან ძალიან მჟავა მჟავებისთვის ან მაღალი pH ბაზებისთვის.

წყაროები

  • დე ლევი, რობერტი. (2003). "ჰენდერსონ-ჰასელბალხის განტოლება: მისი ისტორია და შეზღუდვები". ჯ. ქიმი. განათლება. 80 (2): 146. doi: 10.1021 / ed080p146
  • Hasselbalch, K. A. (1917). "Die Berechnung der Wasserstoffzahl des Blutes aus der freien und gebundenen Kohlensäure desselben, und die Sauerstoffbindung des Blutes als Funktion der Wasserstoffzahl". ბიოქიმიური ზეიტშრიფტი. 78: 112-144.
  • ლოურენს ჯ. ჰენდერსონი (1908 წლის 1 მაისი). "რაც შეეხება მჟავების სიმძიმესა და ნეიტრალიტეტის შენარჩუნების შესაძლებლობებს შორის" (რეზიუმე). Ვარ. ჯ ფიზიოლი. 21 (4): 173-179.
  • პო, ჰენრი ნ .; Senozan, N. M. (2001). "ჰენდერსონი-ჰასელბალკის განტოლება: მისი ისტორია და შეზღუდვები". ჯ. ქიმი. განათლება. 78 (11): 1499-1503. doi: 10.1021 / ed078p1499