الرئيسية » مواضيع مميزة » ماذا تعني الرموز pH و pKa و Ka و pKb و Kb في الكيمياء

ماذا تعني الرموز pH و pKa و Ka و pKb و Kb في الكيمياء

تستخدم الرموز pH و pKa و Ka و pKb و Kb و بكثرة في الكيمياء لتوصيف درجة أو مدى حمضية أو قاعدية المحلول و أيضا للحكم على قوة الحموض أو القواعد.

في العادة يتم استخدام مقياس الرقم الهيدروجيني pH Scale لقياس درجة الحموضة أو القاعدية و لكن من خلال استخدام  pKa و Ka و pKb و Kb فإنه يمكن التنبؤ بقوة الحمض أو القاعدة و التفاعلات المرتبطة بها. و فيما يأتي تعريفا لكل تلك المصطلحات مع ذكر العلاقات الرياضية البسيطة التي تستخدم لحسابها و تبيان الفرق فيما بينها.

 

ماذا تعني بالرمزين p و K ؟

في البداية فإنه من المفيد فهم الرموز. فعندما ترى الرمز “p” في كيمياء الحموض و القواعد ، فإن هذا الحرف يرمز إلى “power” و التي تعني “قوة” أي قوة المحلول. لذا ، فإنه يقصد بالرمز pH على أنه  “قوة الهيدروجين” حيث يكون H هو رمز عنصر الهيدروجين. كما يشير الحرف “p” أمام القيمة أيضًا إلى اللوغاريتم السالب الخاص بالقيمة. لذلك فإن pH هو اللوغاريتم السالب لتركيز أيون الهيدروجين ، بينما pKa هو اللوغاريتم السالب لقيمة Ka. أما حرف K (مكتوب بالاحرف الكبيرة capital letter ) فإنه يرمز إلى ثابت، و في هذه الحالة ، يشير إلى ثابت الإتزان. أما الأحرف الكبيرة والصغيرة “A” أو “a” و “B أو” b “فهي تعني الحمض والقاعدة ، على التوالي.

 

الرقم الهيدروجيني pH و ثابت الاتزان

إن pKa و Ka و pKb و Kb هي جميعا ثوابت للإتزان و في العادة يتم التعبير عنها بالمول / لتر ، و تستخدم للتنبؤ ما إذا كانت الدقائق الكيميائية (ذرات، أيونات، جزيئات) سوف تمنح أو تستقبل بروتون (أيون الهيدروجين الموجب أو كاتيون الهيدروجين +H ) عند قيمة pH معينة. و بمعنى آخر ، تشير ثوابت الإتزان إلى قوة الحمض والقاعدة وتصف مستوى تأين الحمض أو القاعدة. و تصف قيم pKa و Ka قوة الحموض، بينما تصف pKb و Kb قوة القواعد.

و مثل الرقم الهيدروجيني ، فإن قيم pKa و Ka تمثل تركيز أيون الهيدروجين. و أيضا مثل pOH ، فإن قيم pKb و Kb تمثل تركيز أيون الهيدروكسيد.

و عند التعامل مع ثابت الإتزان ، تذكر أن إضافة الماء إلى حمض مائي أو محلول قاعدي لا يغير ثابت الاتزان الخاص به. كما يرتبط Ka و Kb بالثابت الأيوني للماء (Kw)، حيث:

Kw = Ka x Kb

 

تعريف pH و العلاقات المرتبطة به

إن الرقم الهيدروجيني pH هو مقياس لتركيز أيون الهيدروجين [+H] ، والذي بدوره مقياس لمدى حمضية أو قاعدية المحلول الكيميائي. و في العادة يتراوح مقياس الرقم الهيدروجيني من 0 إلى 14 ، على الرغم من أنه من الممكن بالفعل الحصول على قيم سالبة وقيم تتجاوز الـ 14 أيضا. فعندما تكون قيمة الرقم الهيدروجيني حوالي 7 فإن المحلول يكون متعادلا (ليس حمضيا و ليس قاعديا) ، و عندما تكون قيمة الرقم الهيدروجيني أقل من 7 فإن المحلول يكون حمضيا، أما غذا كانت قيمة pH أكبر من 7 فإن المحلول في هذه الحالة يكون قاعديا. تحدد قيمة الأس الهيدروجيني ما إذا كانت المادة الكيميائية حمضًا أم قاعدة ، ولكنها لا تشير إلى قوة الحمض أو القاعدة.

و يرتبط الرقم الهيدروجيني مع pOH ، و الذي يعبر عن قوة أيون الهيدروكسيد [OH] ويستخدم عند دراسة القواعد. فالصيغ و  المعادلات المستخدمة لحساب pH و pOH هي:

pH = – log [H+] pOH = – log [OH-]

و عند 25 درجة سيليزية فإن :

pH + pOH = 14

pKa و Ka

يشير الرمز Ka إلى ثابت تفكك الحمض ، بينما يقصد بالرمز pKa بأنه اللوغاريتم السالب لذلك التفكك. فالحمض يتفكك طبقا للعلاقة الآتية:

HA + H2O ⇆ A + H3O+

حيث

Ka = [H+][A-]/ [HA] pKa = – log Ka

و عند منتصف نقطة التكافؤ فإن :

pH = pKa = -log Ka

فكلما كانت قيمة Ka كبيرة كان الحمض قويا و هذا يعني أن الحمض يتفكك إلى حد كبير إلى أيوناته. و تعني قيمة Ka الكبيرة أيضًا أن سهم التفاعل يفضل تكوين النواتج . في المقابل ، تعني قيمة Ka الصغيرة بأن الحمض يتفكك جزئيا ، مما يشير إلى أنه حمض ضعيف. تعني قيمة Ka الصغيرة أن التفاعل يفضل المواد المتفاعلة بدلاً من النواتج . فأغلب الحموض الضعيف يكون لديها قيم Ka تتراوح ما بين 10-2 إلى 10-14 .

أمتا قيم pKa فإنها تعطي نفس المعلومات ولكن بطريقة مختلفة. فكلما كانت قيمة pKa أصغر ، زادت قوة الحمض. أو ، كلما زادت قيمة pKa ، كان الحمض أضعف. و عادة يكون للحموض الضعيفة قيم pKa تتراوح ما بين 2 و 14.

 

pKb و Kb

يشير الرمز Kb إلى ثابت تفكك القاعدة، بينما يقصد بالرمز pKb بأنه اللوغاريتم السالب لذلك التفكك. فالقاعدة يتفكك طبقا للعلاقة الآتية:

HB + H2O ⇆ B+ + OH

حيث

Kb = [B+][OH-]/[BOH] pKb = -log Kb

و يتم تفسير ثوابت التفكك للقواعد تمامًا مثل ثوابت التفكك لحموض . أي أنه كلما كانت قيمة Kb كبيرة كانت القاعدة أقوى كما تشير قيمة pKb الصغيرة أيضا إلى أن القاعدة قوية أيضا، بينما تشير قيمة pKb الكبيرة إلى أن القاعدة ضعيفة.

و يمكن الربط بين pKa و pKb من خلال العلاقة الآتية :

pKa + pKb = 14

ماذا نعني بالرمز pI ؟

يشير الرمز pI إلى نقطة التكافؤ الكهربي isoelectric point و هي تساوي قيم pH التي عندها يتعادل الجزيء (في العادة بروتين) كهربائيا و تكون قيمة الشحنة الكهربائية له تساوي صفرا . فللحمض الأميني الذي يحتوي على مجموعة أمين واحدة و مجموعة كربوكسيل واحدة، يمكن حساب قيمة pI له من متوسط قيم pKa الخاصة بالجزيء:

pI = (pKa1 + pKa2) / 2

للمزيد من المعلومات و المسائل حول pH و pKa و Ka و pKb و Kb  يرجى مراجعة الفصل الرابع عشر من كتاب الكيمياء لزومدال:

ملخص الفصل الرابع عشر :الحموض و القواعد من كتاب الكيمياء للعالم زومدال Chapter 14 notes:Acids and Bases, Chemistry Zumdahl

 

المراجع: https://sciencenotes.org/ph-pka-ka-pkb-and-kb-in-chemistry/

مقالات قد تفيدك :

عن Akram Amir El Ali

استاذ الكيمياء التحليلية ومصمم غرافيك

شاهد أيضاً

تدقيقات و تفتيشات الأمن و السلامة في المختبرات

تقديم ما هو تدقيق السلامة؟ و ما هو تفتيش السلامة؟ فعلى الرغم من كون كلا …

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

هذا الموقع يستخدم Akismet للحدّ من التعليقات المزعجة والغير مرغوبة. تعرّف على كيفية معالجة بيانات تعليقك.