पीकेए क्या है? पीएच के साथ संबंध

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pK एक ब्रोंस्टेड एसिड की “ताकत” को मापता है, जो कि एक पदार्थ है जो संयुग्मित आधार बनाने के लिए H+ आयन (प्रोटॉन) दान करता है एक एच + प्रोटॉन एक मजबूत लुईस एसिड है जो इलेक्ट्रॉन जोड़े को बहुत कुशलता से आकर्षित करता है, इतनी कुशलता से कि यह लगभग हमेशा एक इलेक्ट्रॉन दाता के लिए बाध्य होता है। एक मजबूत ब्रोंस्टेड एसिड एक यौगिक है जो अपने प्रोटॉन को बहुत आसानी से छोड़ देता है। इसके भाग के लिए, एक कमजोर ब्रोंस्टेड एसिड एक यौगिक है जो अपने प्रोटॉन को अधिक कठिनाई से छोड़ देता है। एक चरम मामले में, एक यौगिक जिसमें से एक प्रोटॉन को हटाना बहुत मुश्किल होता है, उसे एसिड बिल्कुल नहीं माना जाता है।

जब कोई यौगिक एक प्रोटॉन दान करता है, तो वह पहले उस प्रोटॉन के साथ साझा किए गए इलेक्ट्रॉनों की जोड़ी को बनाए रखता है, इस प्रकार एक संयुग्मित आधार बन जाता है। दूसरे दृष्टिकोण से, एक मजबूत ब्रोंस्टेड एसिड आसानी से एक प्रोटॉन दान करता है और एक कमजोर ब्रोंस्टेड बेस बन जाता है। ब्रोंस्टेड बेस आसानी से प्रोटॉन के साथ बंधन नहीं बनाता है और प्रोटॉन को अपनी इलेक्ट्रॉन जोड़ी देने में अच्छा नहीं होता है। इसलिए, यह इतना कमजोर करता है।

इसी प्रकार, यदि कोई यौगिक एक प्रोटॉन को छोड़ देता है और एक मजबूत आधार बन जाता है, तो आधार आसानी से प्रोटॉन को पुनः प्राप्त कर लेगा। वास्तव में, मजबूत आधार प्रोटॉन के साथ इतना अधिक प्रतिस्पर्धा करता है कि यौगिक प्रोटोनेटेड रहता है। यहाँ, यौगिक अभी भी एक मजबूत संयुग्म आधार बनने के लिए आयनीकरण के बजाय ब्रोंस्टेड एसिड है, जिससे यह एक कमजोर ब्रोंस्टेड एसिड बन जाता है।

इस प्रकार, आपको यह ध्यान रखना चाहिए कि:

  • कम pKa का मतलब है कि प्रोटॉन स्थिर नहीं रहता है।
  • कभी-कभी pKa इतना कम हो सकता है कि यह एक ऋणात्मक संख्या हो।
  • एक उच्च पीकेए का मतलब है कि प्रोटॉन दृढ़ता से आयोजित होता है।

हेंडरसन-हसलबल्च समीकरण

रक्त के बाइकार्बोनेट बफर सिस्टम से पीएच को संबंधित करने के लिए अमेरिकी जैविक रसायनज्ञ एलजे हेंडरसन और स्वीडिश फिजियोलॉजिस्ट केए हैसलबैच द्वारा हेंडरसन-हासेलबैच समीकरण को स्वतंत्र रूप से विकसित किया गया था। अपने सामान्य रूप में, हेंडरसन-हसलबल्च समीकरण कैप्स की गणना के लिए एक उपयोगी अभिव्यक्ति है। यह समीकरण में एक सामान्य कमजोर अम्ल (HA) पृथक्करण प्रतिक्रिया के लिए संतुलन स्थिरांक की अभिव्यक्ति से प्राप्त किया जा सकता है:

अम्ल पृथक्करण स्थिरांक।
अम्ल पृथक्करण स्थिरांक।

जहाँ K a किसी दिए गए तापमान पर संतुलन स्थिरांक है। प्रायोगिक स्थितियों के एक परिभाषित सेट के लिए, इस संतुलन स्थिरांक को K a द्वारा निरूपित किया जाता है और इसे आभासी पृथक्करण स्थिरांक कहा जाता है। K a का मान जितना अधिक होगा , विलयन में अम्ल के प्रति मोल के लिए H+ आयनों की संख्या उतनी ही अधिक होगी, और इसलिए अम्ल उतना ही प्रबल होगा। इसलिए K a अम्ल की प्रबलता का माप है। समीकरण को पुनर्व्यवस्थित करने और हाइड्रोजन आयनों की सांद्रता को हल करने से हमें प्राप्त होता है:

अम्ल पृथक्करण स्थिरांक (पुनर्व्यवस्थित)
अम्ल पृथक्करण स्थिरांक (पुनर्व्यवस्थित)।

चूँकि log [H+] = pH और log (Ka) = pK a और उपरोक्त समीकरणों पर लघुगणक लगाने पर हमें यह प्राप्त होता है:

हेंडरसन-हसलबल्च समीकरण
हेंडरसन-हसलबल्च समीकरण

दोनों में से एक

हेंडरसन-हसलबल्च समीकरण
हेंडरसन-हसलबल्च समीकरण

कहाँ:

[ए ] संयुग्म आधार की एकाग्रता है,

[एचए] (अविघटित) अम्ल की सांद्रता है,

pK a, K a मान का ऋणात्मक लघुगणक है

और K a अम्ल का पृथक्करण स्थिरांक है।

पीएच और पीकेए मूल्यों की चर्चा

Henderson-Hasselbalch समीकरण का उपयोग अक्सर संयुग्मित आधार [A-] के संयुग्मित अम्ल [HA] के अनुपात को निर्धारित करने के लिए किया जाता है जिसका उपयोग बफर के दिए गए pH मान को प्राप्त करने के लिए किया जाना चाहिए। ऐसा करने के लिए, हमें उस संयुग्मी अम्ल का pKa मान जानना होगा जिसका आप उपयोग करने जा रहे हैं। हालाँकि, उपरोक्त समीकरण में अतिरिक्त जानकारी है जिसे हमें समझना चाहिए।

जबकि pK a की अवधारणा को ऊपर समझाया गया है, pK a की कार्यात्मक परिभाषा को अक्सर गलत समझा जाता है। इस विषय से याद रखने वाली बात यह है कि जब पीएच एक एसिड के पीकेए के बराबर होता है, संयुग्म आधार और संयुग्म एसिड की एकाग्रता बराबर होती है, जिसका अर्थ है कि संयुग्म आधार का 50% अनुपात 50 के 50% अनुपात में होता है। % संयुग्म एसिड।

इस प्रकार, यदि हम संयुग्म आधार और संयुग्म एसिड की सांद्रता को हेंडरसन-हैसलबैक समीकरण में प्लग करते हैं (इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि एकाग्रता क्या है) और वे समान हैं, तो उनका अनुपात 1: 1 होगा, जिसका अर्थ है कि इस अनुपात का लघुगणक शून्य (0) है। भले ही कोई भी अम्ल (एक प्रोटॉन दाता [H+] के रूप में दर्शाया गया) देखा गया हो, उपरोक्त संबंध कायम रहता है।

उदाहरण के लिए, चूँकि एसिटिक अम्ल का pK मान लगभग 4.7 होता है , जब pH उस pKa के बराबर होता है, एसीटेट से एसिटिक अम्ल का अनुपात 1:1 होगा। एक अन्य एसिड के लिए, जैसे कि हाइड्रोफ्लोरिक (एचएफ), जिसका पीकेए मान लगभग 4.0 है, जब पीएच 4.0 के बराबर होता है, तो फ्लोराइड आयन और हाइड्रोफ्लोरिक एसिड का अनुपात 1:1 होगा।

प्रतिरोधी विलयन

बफर समाधान जलीय घोल होते हैं जिनमें एक कमजोर एसिड और उसके संयुग्मित आधार या एक कमजोर आधार और उसके संयुग्मित एसिड का मिश्रण होता है। बफर समाधानों की एक महत्वपूर्ण संपत्ति एसिड या बेस की थोड़ी मात्रा के अतिरिक्त प्रतिक्रिया में अपेक्षाकृत स्थिर पीएच मान बनाए रखने की उनकी क्षमता है। इसके अलावा, कमजोर पड़ने के दौरान भी बफर समाधान का पीएच अपेक्षाकृत स्थिर रहता है।

इस कारण से, बफ़र्स का उपयोग रासायनिक अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला में किया जाता है, मुख्य रूप से स्थिर पीएच मान बनाए रखने के लिए अभिकर्मकों के रूप में। उदाहरण के लिए, रंजक के उत्पादन में, किण्वन प्रक्रियाओं में, साथ ही भोजन, सौंदर्य प्रसाधन और दवाओं के पीएच को समायोजित करने के लिए। बफर का पीएच एसिड (या बेस के पीकेबी) के पीकेए और एसिड (बेस) और उसके संयुग्म आधार (एसिड) की सांद्रता के अनुपात पर निर्भर करता है। यह निर्भरता ऊपर प्रस्तुत हेंडरसन-हसलबलच समीकरण द्वारा वर्णित है।

सूत्रों का कहना है

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Israel Parada (Licentiate,Professor ULA)
(Licenciado en Química) - AUTOR. Profesor universitario de Química. Divulgador científico.

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